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高岭土在水热法合成Y型分子筛起到的作用

时间:2014-05-07 10:16:33

作者:世邦机器

NaX沸石:施平平等(2004)以锻烧高岭土为原料,通过高岭土加工技术,在氢氧化钠碱性体系中通过水热法合成了平均粒径为20〜30jum、结晶度为92%的NaX沸石。其合成条件是:Na2O/SiO2 =3.8,H2O/Na2O=40,晶化时间为5.5h,搅拌速度为800r/min。H2O/Na2O配比、晶化时间和搅拌速度是影响NaX沸石晶粒大小的因素,降低H2O/Na2O配比、缩短晶化时间以及提高搅拌速度,有利于小晶粒沸石的生成。

商云帅等以天然黏土矿物高岭土为原料,采用高岭土加工水热晶化法合成了NaX、NaP和SOD三类沸石,利用XRD、静态饱和水吸附等测试手段详细考察了晶化温度、初始反应混合物的碱浓度对沸石结晶的影响。通过实验研究得到了三类沸石的结晶相区和结晶变化规律,并且优化出理想合成工艺条件和相转变规律。结果表明,NaX沸石理想晶化合成条件是:晶化温度为90℃,碱浓度为3.5mol/L;NaP沸石理想晶化合成条件是:晶化温度为115℃,碱浓度为2.5mol/L;SOD沸石理想晶化合成条件是:晶化温度为110℃,碱浓度为7.0mol/L。

水热法合成Y型分子筛:

(1)大晶粒NaY分子筛刘海林等(2011)采用坡缕石、高岭土为原料,通过水热法成功合成了Y型分子筛。合成方法是将坡缕石置于马弗炉中在950℃下焙烧lh;高岭土在800℃下焙烧lh。称取m(坡缕石):m(高岭土)=2:1,分别加入适量的水玻璃、NaOH溶液、导向剂和蒸馏水,混合物经剧烈搅拌,迅速转人反应釜中在95℃下水热晶化36h。反应结束后,先冷却,再经水洗、过滤、干燥,得到粉末Y型分子筛。经过XRD分析,其具有Y型分子筛的衍射峰特征;经过SEM分析,其粒度均匀,粒径大小为2〜3jum。

黄石等以焙烧凹凸棒土为硅源,焙烧高岭土为铝源,采用水热原位晶化法成功合成了NaY分子筛。通过XRD、SEM、N2吸附脱附等测试手段对所合成的样品进行了表征分析,着重考察了物料配比和晶化温度对分子筛相对结晶度的影响。研究结果表明,在原位晶化体系中,随n(SiO2)/n(Al2O3)的减小,NaY分子筛的相对结晶度不断地增加,当物料体系中n(SiO2)/n(Al2O3)为4.7时,相对结晶度达到非常大值,接近10时,NaY分子筛的相对结晶度较低;体系中适当的碱度能提高分子筛的相对结晶度;其中n(SiO2)/n(Al2O3)为影响分子筛结晶度的主导因素。较主要的动力学因素为晶化温度,随晶化温度的升高,产品的相对结晶度显著提高,晶化温度升至100℃时,得到相对结晶度较高的NaY分子筛晶体。

在合成沸石分子筛的过程中,有些沸石具有亚稳态结构,在一定条件下可以转化为另一种沸石分子筛,这是由于沸石本身的性质、所处的体系组成和晶化条件决定的。NaY沸石可以转化为P型沸石,水热法合成的NaP沸石组成为Na6Al6Si10O32(H2O)12,晶胞常数为a=1.0043nm,6=1.0043nm,c=1.0043nm,α=90.00°,β=90.00°,γ=90.00°,属于立方晶系。在合成FCC催化剂所用NaY沸石分子筛的过程中,希望NaY沸石的纯度越高越好,而不希望在晶化过程中转化为其它类型的沸石分子筛。郑淑琴等研究发现,在高岭土原位晶化过程中,随着钾含量的增加,NaY沸石分子筛的含量急剧下降,硅铝比有所降低;而P型沸石分子筛的含量急剧增加,当钾含量达到8%时,P型沸石的含量接近50%.

郑淑琴等就磷对高岭土原位晶化产物性能的影响进行了研究。结果表明,在高岭土微球原位晶化过程中,随着磷含量的增加,晶化产物的结晶度、比表面积和孔体积变化不大;硅铝比有所降低,强度有所提高;在此原位晶化体系下,未发现P型沸石的生成。

小晶粒NaY分子筛纳米分子筛具有短的孔道,能快速地进行扩散,相应增强了催化活性,而且纳米分子筛具有巨大的外表面,对由于体积较大而不能进入沸石分子筛孔道的分子,也能在表面上进行裂化,因此纳米分子筛的制备成为研究的热点。

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