以高嶺土為原料沸石分子篩的合成及其氮氧吸附性能研究.pdf

1、當(dāng)今材料化學(xué)研究領(lǐng)域中沸石分子篩及相關(guān)科學(xué)的研究工作不斷拓展創(chuàng)新，至今方興未艾。沸石分子篩以其對氮氧具有選擇性吸附的特性而成為氮氧吸附研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。近年來隨著變壓吸附空分技術(shù)的發(fā)展以及氣體吸附理論的不斷完善，沸石分子篩吸附劑的研發(fā)迫在眉睫。本論文以廉價(jià)的高嶺土為原料，利用水熱合成法開展了沸石分子篩合成研究。借助于XRD分析了晶化反應(yīng)條件對沸石分子篩結(jié)晶的影響，討論了不同類型沸石分子篩的結(jié)晶變化規(guī)律和相轉(zhuǎn)變規(guī)律。對所合成的沸石分子篩進(jìn)行

2、了平衡陽離子調(diào)變，制備了不同平衡陽離子的沸石分子篩吸附劑。利用XRD、比表面積及孔隙率分析儀等測試技術(shù)對其晶相、比表面積、氮氧吸附量進(jìn)行了系統(tǒng)測試表征。探討了沸石分子篩的類型、平衡陽離子性質(zhì)等因素對其氮氧吸附性能的重要影響。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.以天然黏土礦物高嶺土為原料利用水熱合成法合成了多種沸石分子篩。未添加硅鋁源，主要合成了NaX、NaP、SOD沸石分子篩，利用二元結(jié)晶相圖分析了沸石分子篩的結(jié)晶變化規(guī)律及相轉(zhuǎn)變規(guī)律

3、。添加鋁源，探討了初始物料硅鋁比對最終結(jié)晶產(chǎn)物的決定性作用。確定了較低初始物料硅鋁比適合NaA沸石分子篩結(jié)晶，并詳細(xì)分析了晶化反應(yīng)條件對NaA沸石分子篩結(jié)晶的影響。添加硅源，研究了沸石分子篩的結(jié)晶情況，確定了較高初始物料硅鋁比適合NaP沸石分子篩結(jié)晶。
　　 2.對以高嶺土為原料合成的NaA沸石分子篩進(jìn)行了平衡陽離子調(diào)變，研究了25℃時(shí)不同平衡陽離子A型沸石分子篩的氮氧吸附性能，得到了氣體吸附性能較好的兩種沸石分子篩即NaMgA

4、和NaCoA。NaMgA沸石分子篩具有較高的氮?dú)馕搅亢偷跷竭x擇性，分析了鎂離子的關(guān)鍵作用，確定了鎂離子與氮分子之間的范德華力為氣體吸附的主要作用力。NaCoA沸石分子篩也具有較高的氮?dú)馕搅亢偷跷竭x擇性，利用朗格繆爾方程和維里方程擬合氮?dú)馕綌?shù)據(jù)得到了較高的朗格繆爾常數(shù)和亨利常數(shù)，說明了氮分子和鈷離子之間存在著吸附作用力。由克勞修斯.克拉柏龍方程計(jì)算得到的較高氮?dú)馕綗峒癕-N≡N紅外特征吸收峰的存在，推斷了π絡(luò)合作用為NaC

5、oA吸附氮?dú)獾闹饕饔昧Α?br>　　 3.對以高嶺土為原料合成的NaX沸石分子篩進(jìn)行了平衡陽離子調(diào)變，研究了25℃時(shí)不同平衡陽離子X型沸石分子篩的氮氧吸附性能，其中鋰離子、鈣離子、銀離子、錳離子作為平衡陽離子的沸石分子篩具有較高的氮?dú)馕搅?。X型沸石分子篩的氣體吸附結(jié)果與相同平衡陽離子A型沸石分子篩相比存在較大差異，分析認(rèn)為沸石分子篩的骨架結(jié)構(gòu)對氣體吸附性能有著重要的影響。
　　 4.對具有一維孔道結(jié)構(gòu)的ANA沸石分子篩和二