多壁碳納米管為模板合成介孔NaA型分子篩.pdf

1、分子篩是一類具有均一微孔、且孔徑與分子大小相當(dāng)?shù)奈絼┗虮∧ゎ愇镔|(zhì)。傳統(tǒng)的分子篩一般為微孔分子篩，其孔徑大約為4～12A(如Y型、ZSM-5型分子篩)。在石油化工、生物和精細化工中，經(jīng)常需要加入較大的分子，而這些分子的動力學(xué)尺寸超過了分子篩的孔道尺寸，從而限制了反應(yīng)的進行。介孔分子篩的出現(xiàn)改善了分子篩的孔道結(jié)構(gòu)，使得更多的反應(yīng)物分子可以進入到分子篩內(nèi)部，提高了反應(yīng)速度，拓展了分子篩的使用范圍。
　　 本課題以多壁碳納米管(MWN

2、Ts-none、MWNTs-COOH和MWNTs-OH)為模板劑，采用水熱合成方法制備介孔NaA型分子篩。為了提高分子篩的比表面積，實驗中使用了硅烷偶聯(lián)劑KH-560和KH-660對MWNTs-OH進行表面處理。所得結(jié)論如下：
　　 1.以模板劑MWNTs-none合成的介孔NaA型分子篩的結(jié)晶度不受MWNTs-none的加入量的影響，并且改變MWNTs-none與Na2SiO3的混合溫度和混合時間也不影響A型分子篩的結(jié)晶度和晶

3、相。樣品的BET比表面積最大為10m2/g，相對于微孔A型分子篩的BET比表面積(3.4m2/g)有了較明顯的提高，其孔徑分布范圍很寬，大約為5～50nm。
　　 2.以模板劑MWNTs-COOH合成的介孔NaA型分子篩的結(jié)晶度不受MWNTs-COOH的加入量的影響，并且改變MWNTs-COOH與Na2SiO3的混合溫度和混合時間不影響A型分子篩的結(jié)晶度和晶相。樣品的BET比表面積最大為16.8 m2/g，其孔徑分布范圍大約為1

4、0～30nm，相對于以模板劑MWNTs-none合成的樣品，其BET比表面積有較明顯的增加。
　　 3.以模板劑MWNTs-OH合成的介孔NaA型分子篩的結(jié)晶度不受MWNTs-OH加入量的影響，并且改變MWNTs-OH與Na2SiO3的混合溫度和混合時間不影響A型分子篩的結(jié)晶度和晶相。樣品的BET比表面積最大為17.8 m2/g，其BET比表面積有了較明顯提高，其孔徑分布范圍大約為10～30nm。SEM圖像顯示所合成的樣品為立方

5、晶相，與微孔A型分子篩的形貌很相似。
　　 4.通過對比可知，以模板劑MWNTs-OH合成的樣品的BET比表面積最大，說明官能化的MWNTs做模板劑能增大樣品的BET比表面積。而模板劑MWNTs-COOH與MWNTs-OH所合成的樣品的BET比表面積相近，說明這兩種模板劑的造孔能力相近。
　　 5.以經(jīng)過KH-560處理的MWNTs-OH合成的介孔NaA型分子篩，其結(jié)晶度不受模板劑加入量的影響，也不隨經(jīng)KH-560處理的

6、MWNTs-OH與Na2SiO3的混合時間和混合溫度而變化，并且不影響分子篩的晶相。然而，樣品的BET比表面積隨著KH-560濃度的提高而變小，其最大比表面積為13.7m2/g，相對于以模板劑MWNTs-OH合成的介孔NaA型分子篩，其表面積有較明顯降低。這是因為KH-560覆蓋了MWNTs-OH的表面羥基，而KH-560一端的烷氧基活性比多壁碳納米管表面的羥基活性更低，所以，碳納米管表面的KH-560覆蓋度越高，其造孔能力越弱，從而導(dǎo)

7、致樣品的比表面積下降。
　　 6.KH-660的加入量幾乎不影響介孔NaA型分子篩的結(jié)晶度，并且KH-660、MWNTs-OH與Na2SiO3混合時間和混合溫度基本不影響A型分子篩的結(jié)晶度。樣品的BET比表面積不隨KH-660加入量的增加而產(chǎn)生明顯變化，并且與只用MWNTs-OH為模板合成的樣品的BET比表面積相近，這可能是因為KH-660覆蓋了硅前驅(qū)體的表面，而KH-660的胺基活性與硅前驅(qū)體表面活性相差不多，兩者與MWNTs

8、-OH的結(jié)合力相近，所以KH-660的加入并沒有影響MWNTs-OH的造孔能力。
　　 7.KH-560與KH-660橋聯(lián)MWNTs-OH合成的介孔NaA型分子篩的結(jié)晶度不隨混合條件改變而明顯變化。樣品的BET比表面積最大超過22m2/g，相對于僅用KH-560或者KH-660處理MWNTs-OH，其比表面積有較明顯的提高。說明在合成過程中，KH-560和KH-660之間可能發(fā)生反應(yīng)，使得更多MWNTs-OH組裝進分子篩晶體中，