具有OPT骨架结构铜硅分子筛和锶硅分子筛的合成研究

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OPT骨架结构硅酸盐分子筛是指骨架结构中同时具有硅氧四面体[Si04]和以金属原子为中心的八面体[M06]或六面体[M05]的微孔分子筛。其特殊的骨架构建方式使得其容易形成新型的骨架拓扑结构,而且由于其骨架结构内金属中心的存在,调变了分子筛的物理和化学性能,使其在催化、磁性、光学等领域具有广泛的应用前景。本文采用溶剂热合成法,研究了具有OPT骨架结构的铜硅分子筛和锶硅分子筛的合成规律,探讨了合成过程中原料调控对合成产品特性的影响。采用XRD、SEM、TG和光学显微镜等手段对合成样品进行了表征。主要的研究内容和结论包括以下几个方面:1.在氨水—硅溶胶—硝酸铜—氢氧化钠—水体系中,利用氨水的络合作用成功合成了高纯度的铜硅分子筛AV-23。通过对不同加料顺序下中间物质和合成产品特性的研究,证明了氨水的络合作用可以显著调控晶化前躯体溶液内的化学平衡和铜元素在前躯体内的赋存形式,进而控制晶化前躯体分散的均匀性以及Cu(OH)2沉淀的晶体形貌和纯度,最终达到控制晶化过程中的反应动力学,合成高纯度AV-23的目的。2.在硅溶胶—氢氧化锶—氢氧化钠—水体系下,以硅溶胶为硅源,在没有加入三氯化钛的条件下合成出锶硅分子筛AMH-3。对该体系合成规律的考察表明,硅源的聚集态对于AMH-3的合成具有决定性作用。同时在该体系中合成一新相Sr-1,SEM分析显示Sr-1样品形貌为分散薄片状;热稳定性研究结果表明,合成的样品热稳定性较低,350℃煅烧后即发生转晶,450℃煅烧后其晶体结构坍塌为无定形物质。3.使用乙醇、丙酮部分取代水作为溶剂,在投料摩尔比Si02:0.35Na20:0.16SrO:25.2H20,晶化温度220℃,晶化时间120 h的条件下合成出了新相Sr-3。SEM分析表明正硅酸乙酯原位水解生成的乙醇和SiO2:分别作为有机溶剂和硅源的合成体系与硅溶胶—丙酮体系下合成的Sr-3样品的晶体形貌具有明显区别,前者为片状聚集体,而后者为棱柱状。热稳定分析表明,合成的St-3样品具有一定的热稳定性,450℃煅烧后,其骨架结构保持不变。
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