离子热法合成ZSM-22沸石分子筛的研究

作     者：韩艳玲 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：戚洪彬

授予年度：2018年

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：离子热法 ZSM-22沸石 结构导向机理 

摘      要：ZSM-22沸石分子筛通常作为一种催化剂,在选择性催化裂解、烷烃异构化、甲醇转化制烃等过程中发挥重要作用。传统合成沸石分子筛的方法有机械化学法、水热合成法、晶种辅助法等。随着离子液体研究的快速发展,采用离子热法合成沸石分子筛成为一种新型的合成路径。目前,静态条件下合成ZSM-22仍面临巨大的困难,ZSM-22沸石分子筛是动力学控制亚稳态结构,在较高的温度下,ZSM-22极易发生转晶形成ZSM-5和ZSM-34共生相。针对以上问题,本研究采用干胶液相辅助离子热法合成了ZSM-22沸石分子筛。实验以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,离子液体为结构导向剂,考察不同离子液体、酸碱催化水解TEOS以及其它合成条件等对合成纯硅ZSM-22沸石分子筛的影响。在此基础上加入铝源,采用同样的合成方法合成了Al-ZSM-22沸石,探究n(SiO)/n(AlO)比、酸碱催化TEOS对合成Al-ZSM-22沸石分子筛的影响。研究表明,合成纯硅ZSM-22的优化条件是:晶化温度为160℃,晶化时间为24h,n(NaO)/n(SiO)=19,n([Bmin][Cl])/n(SiO)=35,n(HO)/n(SiO)=40。利用三种不同阴离子的离子液体作为结构导向剂,合成了三种不同形貌的纯硅ZSM-22沸石,硅源在酸性条件下水解更有利于形成结晶度较高的纯硅ZSM-22沸石。当加入铝源,n(SiO)/n(AlO)=200,在酸性条件下催化硅源合成ZSM-5,在碱性条件下催化硅源TEOS合成Al-ZSM-22。通过热重(TG)、红外(FTIR)等表征手段,探究了离子液体在合成沸石过程如何发挥结构导向剂作用。结果表明,离子液体与初始凝胶发生相互作用,指导骨架物种形成有序结构。在陈化过程,离子液体保存于干胶,晶化过程,离子液体填充沸石的孔道结构,煅烧后,离子液体分解,ZSM-22沸石TON拓扑结构完好无损。