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微波溶剂热条件下分子筛Silicalite-1的晶貌控制

陈晓欣  
【摘要】: 以分子筛为代表的无机微孔晶体材料具有规则的纳米孔道结构和大的比表面积,被广泛应用于催化、气体吸附、化学分离和离子交换及主-客体组装等领域。研究表明沸石分子筛的尺寸和晶貌对沸石分子筛的各种性能及性质有着显著的影响。近年来涌现出的许多关于沸石分子筛材料的新应用都需要精确控制分子筛晶体的尺寸和形貌,因此,发展控制沸石分子筛的尺寸及晶貌的合成策略变得日益重要。在许多控制材料尺寸和晶貌的方法中微波辅助合成方法的优点尤为显著。与传统的化学合成方法相比,微波辅助合成方法具有反应速度快,反应过程洁净,能量利用率高等特点,并能有效地控制所制备材料的形貌、所制备的粒子尺寸分布窄、具有相选择性等特点。 本论文系统研究了在微波辅助溶剂热合成条件下,醇类共溶剂对分子筛Silicalite-1 (Si-MFI)晶体形貌的影响。研究所涉及的共溶剂包括各种极性不同的脂肪醇,亲水性质不同的二元醇及混合醇三个主要体系。 用低介电常数的脂肪单醇作为共溶剂,制备了自堆积状的Si-MFI晶体,研究了不同介电常数的共溶剂,陈化时间,微波辐射时间及助溶剂的浓度对Si-MFI晶貌的影响;考察了自堆积状的Si-MFI晶体的形成过程。利用简单三元脂肪醇丙三醇为助溶剂,得到了花团状晶貌的Si-MFI,并研究了陈化时间和微波辐射时间对花团状Si-MFI晶貌的影响。使用具有不同亲水性的系列二元醇作为助溶剂,得到了具有不同长径比率的Si-MFI晶体;考察了作为助溶剂的二元醇碳链的长度和二元醇在反应混合物中的浓度对调控Si-MFI晶体的尺寸,形状和长径比率的影响,所得Si-MFI晶体的长径比长度/宽度及长度/宽度/厚度分别和在反应初始溶液中二元醇的C/OH的“浓度”中存在着明显的线性关系,所得的线性拟合系数R值分别为0.91和0.96。以不同比例的异丙醇和乙二醇的混合溶剂做助溶剂及以不同比例的异丙醇和正丁醇的混合溶剂做助溶剂,逐步调变所得Si-MFI晶貌由自堆积的“纤维”状变为c-轴方向逐渐增长的六角形形状及由自堆积状变为紧密扭曲自堆积状晶貌。分别以不同量的乙二醇和1,4-丁二醇混合不同量的水作助溶剂,研究了对所得Si-MFI晶体长径比的影响。在相同条件下,乙二醇比1,4-丁二醇对Si-MFI晶体的长径比有更大的影响。随着助溶剂浓度的降低,Si-MFI晶体长径比的增加幅度逐渐降低。 本论文详细研究和讨论了上述几个不同体系对所得分子筛Si-MFI的晶貌影响,为探索合成具有新颖晶貌和优良性能的分子筛材料提供了基础。


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