沸石分子筛的无模板合成以及多孔沸石粒子的组装与催化性能研究

本论文致力于微孔沸石的合成﹑表征及催化性能地研究。尝试在没有有机模板剂存在的条件下合成沸石材料;新模板剂存在的条件下合成沸石材料;纳米沸石的自组装得到大孔容的高催化活性的新材料。其中包括对体系凝胶的晶化条件的优化,选择不同的沸石前驱体溶液引入了不同的初级或者次级结构单元,诱导生成不同的沸石材料;采用自己合成的新有机模板剂来合成沸石材料;选用介观尺寸的有机阳离子聚合物作为模板对纳米粒子进行组装,得到高产率、高催化活性的新材料。 第一章为绪论,介绍了微孔沸石分子筛的合成背景、合成机理、合成方法、影响因素、催化性能以及最近进展。在第二章中,我们首次在无有机模板剂存在的条件下合成了大孔的硅铝沸石ECR-1。此前这种沸石的合成都是在有机模板剂存在的条件下合成,其中价格相对昂贵的模板剂以及灼烧过程的能量消耗和有毒废气的产生都大大阻碍了这类沸石的工业应用。实验中,我们通过仔细调节体系初始凝胶的组成,特别是碱硅比的调节,这种沸石可以在没有有机模板剂存在的条件下合成。在第三章中,我们引入L沸石导向剂,探索合适的初始凝胶的组成配比,在没有有机模板剂存在的条件下,成功的合成了硅铝沸石ZSM-34。这种沸石在前人的研究中也都是在有机模板剂存在的条件下合成的;在第四章中,我们引入介观尺度有机阳离子聚合物与我们所合成的纳米沸石进行自组装,生成具有大比表面积﹑大孔容的沸石粒子,这种粒子具有与纳米粒子相似的高催化活性,却具有更高的产品产率;在第五章中,我们用自己合成的新模板剂在硅锗沸石合成上进行了初步的探索。结果发现:体系中水量的不同对产品的影响很大,在水量较小的时候可以合成三维大孔沸石ITQ-21,这种沸石具有三维12元环的直孔道,在石油催化中具有很好的潜在应用价值。而报道中是只有一种模板剂可以合成ITQ-21。具体合成与表征有待于进一步探索。