ZLC技術測定苯在MFI型沸石分子篩和金屬有機骨架材料Cu-BTC晶體中的擴散系數(shù).pdf

1、具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)、較高的比表面積和擇形催化和吸附功能的沸石分子篩被廣泛應用于石油化工、精細化工及醫(yī)藥化工等領域。無論是擇形催化還是基于吸附的分離過程，分子在沸石分子篩晶內(nèi)的擴散過程關系到反應速率或分離效率的重要因素。此外，研究多相反應的本征反應動力學和設計多相反應器需要知道分子在沸石分子篩晶內(nèi)的擴散過程。這一擴散過程可用晶內(nèi)擴散系數(shù)來表征，它是研究沸石分子篩內(nèi)部傳質(zhì)過程和動力學過程的重要參數(shù)。
　　 晶內(nèi)擴散系數(shù)的測定是一項非

2、常具有挑戰(zhàn)性的工作。迄今，科研工作者發(fā)展了許多實驗方法來測量沸石分子篩上探針分子的擴散系數(shù)，其中ZLC(zero-lengthcolumn)法作為一種測定擴散系數(shù)的宏觀方法，已較為廣泛地得到應用。
　　 本論文主要工作是以苯為探針分子，利用ZLC技術測定其在多孔材料（MFI型沸石分子篩和金屬有機骨架材料Cu-BTC）中的晶內(nèi)擴散系數(shù)，具體在以下二個方面做了較系統(tǒng)的研究:
　　 1)以TPABr為模板劑，水玻璃為硅源，硫酸

3、鋁為鋁源，硝酸鐵為鐵源，采用水熱法合成了Fe-ZSM-5、H-ZSM-5和Silicalite-1三種沸石分子篩，采用XRD、N2吸脫附、SEM等技術及ICP-AES對材料進行了表征。表征結(jié)果證實，三個沸石分子篩樣品均具有典型的MFI型結(jié)構(gòu)，樣品晶體尺寸大小均勻。利用ZLC技術研究了苯分子在上述三種沸石晶體內(nèi)的擴散行為，并根據(jù)模型方程計算出了晶內(nèi)擴散系數(shù)和活化能。研究結(jié)果表明，分子篩骨架外陽離子H+和鐵物種對苯分子在沸石晶內(nèi)的擴散有限制

4、作用，而鐵物種對苯分子在沸石晶內(nèi)的擴散阻礙作用更加明顯。
　　 2)以均三苯甲酸和硝酸銅為原料，N，N-二甲基甲酰胺、乙醇、水的混合液為溶劑，采用水熱法合成金屬有機骨架材料Cu-BTC，采用XRD、N2吸附、SEM等技術對合成材料進行了表征。表征結(jié)果表明，樣品的結(jié)晶度較高，具有典型的立方晶體結(jié)構(gòu)，形貌規(guī)整，晶體尺寸大小均一。采用ZLC技術研究了苯分子在Cu-BTC上的擴散行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，苯分子在Cu-BTC晶體中的擴散限制較小。