【摘 要】
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分子筛材料由于具有规则的孔道结构、丰富多样的骨架组成、较高的热稳定性,在石油化工等工业领域有广泛的应用。分子筛通常是在有机模板剂存在条件下制备,导致环境污染、成本较高等。因此,开发绿色、环保、成本低廉的分子筛合成新策略是分子筛材料发展的重要研究方向。本论文采用蒸汽辅助法制备了高稳定STW结构硅锗酸盐分子筛,相比于传统水热方法,使用温和的蒸汽辅助可显著减少有机模板剂用量,产物结晶度与骨架Si元素含量
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分子筛材料由于具有规则的孔道结构、丰富多样的骨架组成、较高的热稳定性,在石油化工等工业领域有广泛的应用。分子筛通常是在有机模板剂存在条件下制备,导致环境污染、成本较高等。因此,开发绿色、环保、成本低廉的分子筛合成新策略是分子筛材料发展的重要研究方向。本论文采用蒸汽辅助法制备了高稳定STW结构硅锗酸盐分子筛,相比于传统水热方法,使用温和的蒸汽辅助可显著减少有机模板剂用量,产物结晶度与骨架Si元素含量更高。利用多种表征技术研究了蒸汽辅助合成硅锗酸盐分子筛过程中水对产物结构的影响规律,发现随着外加水量的增加,产物从纯相Ge O2逐渐转化为STW分子筛纯相,最终变为Ge O2、STW与MFI结构的混相;此外,反应物中带入的痕量水优先活化Ge元素,从而在一定程度上决定了产物结构类型。具有三维十二元环孔道结构的Beta(*BEA)分子筛是重要的工业催化材料。随着骨架Al含量的增加,Beta分子筛的酸强度和稳定性均明显降低,而且单一且狭窄的孔道结构限制了反应物/产物的扩散运输,不利于催化反应,因此具有多级孔道结构高硅Beta分子筛的合成一直是分子筛合成领域研究的热点之一。为减少大量使用小分子有机模板剂带来的废液量大、合成昂贵等缺点,我们采用晶种诱导策略,强化Beta前驱体的结构导向作用,匹配改善前驱体制备程序,增强有机-无机相互作用,在晶化初期促进生产较多的基本结构单元。同时,提高无机源中硅物种含量,匹配调节无机源水解过程,快速消耗骨架构筑元素。在晶种物质的作用下,优化骨架构筑元素重排、交联、缩合过程,制备高硅含量的Beta沸石分子筛。本论文制备Beta分子筛最优的原料Si/Al比范围是40–50,得到产物含有大量的粒间介孔结构,其中的Al物种多以四配位形式存在,Si物种多以Q4、Q3结构连接,二者总量高达94%;所得Beta纳米颗粒团聚体酸强度强,其中强B酸占主导地位,B/L比例为5.85;源于优异的介观结构属性和酸性质,Beta纳米颗粒团聚体在LDPE催化裂解反应中表现出高裂化活性,最大裂解速度所对应的反应温度为392℃。
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