MCM-22和铁取代MCM-22的合成与研究

鉴于MCM-22分子筛具有两种不同的且互不相交的孔道系统及特定的酸性强度和酸位分布，在某些反应中可呈现出比其他分子筛具有更好的催化活性和产物选择性，近年来引起学术界和石化企业界的重视。本论文详细考察了用HMI作模板剂、动态法合成条件下，晶化温度和晶化时间对MCM-22成晶的影响，发现较低的反应温度和较长的反应时间是理想的合成条件，有利于合成出高纯度和高结晶度的MCM-22；提高反应温度或延长反应时间的情况下有利于合成出高纯度的ZSM-35晶相；同样在反应温度和反应时间合理匹配的情况下可在该体系中分别合成出ZSM-5和Mordenite晶相；同时通过控制特定的反应温度、反应时间有选择性地成功合成出不同比例的ZSM-35与MCM-22共结晶、ZSM-5与ZSM-35共结晶和丝光沸石与ZSM-35共结晶沸石；通过对上述共结晶沸石的合成及规律性研究，从分子筛孔道和结构单元特点方面出发，对分子筛合成过程中的转晶现象及共结晶分子筛的形成做了比较深入的理论探讨，认为具有相同（五元环）结构单元的分子筛在合成过程中易发生转晶且分子筛孔道稳定性的变化促成了共结晶相的形成，从而可通过控制分子筛合成条件选择性地控制共结晶分子筛的合成；另外研究了晶种的加入对晶化产物的影响，发现加入MCM-22晶种不能稳定MCM-22的存在。 在上述分子筛合成与研究的基础上，对杂原子Fe取代MCM-22分子筛进行了细致研究，采用硅溶胶合成[Fe-Al]-MCM-22时，发现随Fe2O3含量的增加，其晶化时间逐渐延长，结晶度有所下降，在较短的晶化时间内难以形成Fe-MCM-22晶体：采用硅酸钠作硅源时，合成低Fe2O3含量的分子筛时，其晶化情况与采用硅溶胶时相似，提高Fe2O3含量时，其晶化时间比采用硅溶胶时短，并可合成出较高结晶度的Fe-MCM-22分子筛晶体；通过对[Fe-Al]-MCM-22晶胞参数的计算，发现c参数和晶胞体积u都随Fe2O3含量的增加而增大，这是由于Fe3+进入了[Fe-Al]-MCM-22分子筛的骨架所致；红外振动表征结果表明[Fe-Al]-MCM-22在骨架振动区的T-O-T反对称伸缩振动偏向低波数，可知位于分子筛骨架中的Fe3+已经形成了T-O-T键；H2-TPR谱图中在高温区750℃以后出现了强的还原峰，也是由于骨架Fe3+难还原引起的；同样ESR测试g=4.45的信号对应着骨架中四配位的Fe3+，焙烧后该信号峰变化不大，这不但证明Fe3+进入了分子筛骨架，而且说明骨架Fe3+是比较稳定的。