ZSM-5沸石分子筛的高压吸附储氢特性

研究了ZSM-5沸石分子筛对氢的超临界吸附特性．结果表明,在77K／5MPa、195K／7MPa、293K／7MPa条件下,ZSM-5沸石分子筛的储氢质量分数分别为1．97％、0．65％和0．4％．用Clausius-Clapeyron方程求得的等量吸附热（3．8kJ／mol）与吸附量无关,表明该分子筛是一种表面势场均匀的吸附剂．将表面过剩吸附理论与描述Ⅰ型等温线的诸理论模型结合,分析了超临界吸附等温线,发现基于Toth方程的等温线模型在整个实验范围内与实验数据吻合较好,由该模型计算出的氢吸附相密度在77K达到55．6kg／m^3．根据回归参数讨论了超临界条件下氢在微孔沸石分子筛中的吸附机理,确认了氢在微孔沸石分子筛中的吸附为物理吸附．     

纳米ZSM-5沸石合成方法及应用

ZSM-5沸石由于其特殊的孔道结构以及高的硅铝比，具有优良的稳定性，被广泛用作催化剂。将ZSM-5沸石纳米化后，其应用途径更为宽阔。本文首先介绍了几种常见纳米沸石的合成方法，并在此基础上介绍了ZSM-5沸石的合成和应用。     

有序介孔材料与分子筛ZSM-5上甲苯吸附特性的研究

挥发性有机物(Volatile organic compounds, VOCs)对人类身体健康和自然生态环境都存在一定的威胁,控制VOCs排放势在必行。吸附法因在处理VOCs时具有低成本、操作简便和处理效率高等优点而受到广泛关注。非碳基的分子筛材料不仅具有与活性炭相近的VOCs吸附容量,同时克服了活性炭加热再生时的着火、爆炸等安全问题,是十分具有潜力的吸附剂材料。吸附剂的比表面积和孔道结构对其VOCs吸附性能有着重要的影响。在本工作中,以甲苯为探针分子,通过测定不同有序介孔材料与传统微孔沸石分子筛ZSM-5的动态吸附曲线,并结合Yoon-Nelson方程,探究吸附剂的结构参数对其VOCs吸附性能的影响。实验结果表明,样品的甲苯吸附容量受到样品中微孔的影响,而样品的甲苯吸附速率常数则主要受到样品总孔容和孔径的影响。     

调控晶粒尺寸合成高渗透ZSM-5沸石膜

用原位水势合成法,在170℃下通过调控不同的晶粒尺寸在α-Al2O3陶瓷管上合成ZSM-5沸石膜,用XRD,SEM对膜进行表征,表明生成致密的ZSM-5沸石膜;对膜进行单气体渗透量测试,膜的H2渗透量3.69×10-6mol/(m2·s·Pa),H2/C3H8的理想分离因子为25 6.     

发泡剂对沸石分子筛吸附性能的影响

采用添加发泡剂的方法,提高13X沸石分子筛材料的渗透性。采用XRD、SEM等手段,分别测定了发泡前后的13X沸石分子筛的晶体结构和微观形貌变化,并用容量法考察了发泡处理对13X沸石分子筛--乙醇吸附量和吸附速率的影响。     

二次生长法中ZSM-5型沸石分子筛膜合成规律的研究

采用正交试验法,考察了ZSM-5沸石膜合成过程中,制膜液碱量、膜板剂的用量、晶种的引入方式等对成膜的影响;确定了采用浸涂法引入晶种,晶化液摩尔组成为n(Na2O)∶n(Al2O3)∶n(SiO2)∶n(TPABr)∶n(H2O)=15∶1∶100∶20∶10 000,在180℃,晶化48 h,可在多孔α-Al2O3陶瓷管支撑体外表面合成了ZSM-5沸石分子筛膜.用XRD,SEM和单组分气体的渗透对膜进行了表征.结果表明,所合成的沸石膜是典型的ZSM-5沸石膜,膜表面晶粒生长发育较完整,排列紧密,无较大裂缺;H2,N2在膜内的渗透率分别为4.51×10-6,1.34×10-6mol/(m2.s.Pa);膜的H2/N2理想分离因数为3.37.     

磁性5A沸石的制备及其性能

采用共沉淀法制备Fe3O4磁流体,再与5A沸石复合制备一系列不同Fe3O4载量的磁性5A沸石,并对其进行X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱仪、振动样品磁强计等表征分析,测定了磁分离回收率及铜、锌、镉离子饱和交换吸附量。结果表明,Fe3O4微粒主要赋存于5A沸石粒间,磁性5A沸石具有良好的超顺磁性,铜、锌、镉离子的饱和交换吸附量随Fe3O4载量增加而小幅降低,但仍与5A沸石相当。Fe3O4载量为25%时,其饱和磁化强度、剩余磁化强度分别为13.817、0.351A.m2/kg,磁分离回收率为98.78%,铜、锌、镉离子的饱和交换吸附量分别为77.1、70.8、135.3mg/g。     

水热法制备ZSM-5分子筛的专利技术分析

ZSM-5分子筛的制备方法主要以水热法为主,本文系统分析了水热法制备ZSM-5分子筛的技术路线演进,梳理了该领域技术发展的专利技术,体现了发展趋势等规律,为水热法制备ZSM-5分子筛过程中各参数的调节等相关研究提供参考和方向。     

沸石吸附性能及其在环境保护中的应用

沸石是一种优良吸附剂。其特性对于控制环境污染极为重要,一些天然和合成分子筛材料已成功地用于除去烟道气SO_2和NO_x,净化空气,清除水面油污,生产富氧空气,污水处理以及提高利用垃圾产生的甲烷气体的纯度。     

ZSM-5分子筛介孔的构筑

在微孔结构的ZSM-5沸石分子筛中构筑介孔,可以有效地解决ZSM-5分子筛在催化反应过程中的扩散传质和催化剂失活问题.重点阐述了在初始的合成体系中加入炭黑、介孔碳、表面活性剂等作为模板剂来构筑含介孔结构的ZSM-5和利用碱液或酸液对已合成的微孔的ZSM-5进行后处理来构筑介孔,并对含有介孔结构的ZSM-5的性质和相关的应用做了评价和展望.     

用不含有机模板剂的晶化液在多孔α-Al2O3管上合成ZSM-5沸石膜

采用不含有机模板剂的晶化液在平均孔径为2μm的多孔α-Al2O3管上合成了ZSM-5沸石膜.纳米ZSM-5沸石晶种的摩尔组成为9TPAOH25TEOS0.25 Al2O3480H2O.多孔α-Al2O3载体管外表面用这些粒度为100nm左右的晶种悬浮液浸涂、干燥后,依据纳米ZSM-5沸石晶种的DTA/TG进行煅烧,在不含有机模板剂的摩尔组成为67Na2OAl2O3240SiO26000H2O晶化液中合成了ZSM-5膜.XRD确定膜晶体为ZSM-5沸石,SEM表明沸石膜无缺陷,膜厚度约为8μm.制备的ZSM-5沸石膜H2的渗透率为1.50×10-6mol.m2·S-1.Pa-1,理想分离因数αH2/N2为3.85左右.     

PBAT/ZSM-5分子筛共混薄膜的制备与性能

目的 以聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)为基材,制备PBAT/ZSM-5分子筛共混薄膜,研究分子筛含量对薄膜性能的影响.方法 通过共混熔融挤出流延法制得含不同质量分数ZSM-5分子筛(0％,1％,3％,5％,7％)的PBAT薄膜,测定分析不同分子筛质量分数对薄膜的颜色、透明性、结构、气体阻隔性、力学性能等性能的影响.结果 随着分子筛质量分数的增加,透明性和断裂伸长率显著降低,抗拉强度先增加后降低,质量分数为1％分子筛的薄膜抗拉强度相对较大,较纯PBAT薄膜增加了12.34％;薄膜氧气透过性能整体上呈上升趋势,二氧化碳透过性和CO2/O2透过比均逐渐增加,水蒸气透过性显著降低,与纯PBAT薄膜相比,质量分数为7％分子筛PBAT薄膜的氧气和二氧化碳透过系数分别增加了18.48％,33.51％,水蒸气透过系数下降了43.28％,CO2/O2透过比由原来的8.84增加到9.96;薄膜表面和横截断面均变得粗糙,局部区域有团聚现象,且随分子筛含量的增加而变得明显.结论 ZSM-5分子筛的少量加入,可以影响PBAT薄膜力学性能,降低其水蒸气透过性,调节薄膜的气体选择透过性,为其应用于生鲜果蔬包装提供基础.     

ZSM-5分子筛膜/多孔SiSiC陶瓷复合孔结构微反应器的制备

以生物形态多孔SiSiC陶瓷为载体,采用原位水热法在多孔陶瓷微孔道内壁形成了一层2～5μm厚的b轴取向生长的ZSM－5分子筛膜. 利用XRD、SEM EDX、BET分析对复合材料的相组成、微观结构和比表面积进行了表征,研究了水热晶化时间、载体预处理对原位合成分子筛膜的影响. 结果表明,随晶化时间从5h增加到15h,从不连续的单层膜演变到～5μm厚的b轴取向的连续致密多层膜,该膜层是由粒径在1μm左右的ZSM-5分子筛颗粒堆积交联而成. 载体表面Si-OH浓度越高,分子筛膜和载体的结合力越强,但是较难控制分子筛膜的定向生长. ZSM-5/SiSiC复合孔结构材料的微孔体积为0.015cm3/g,BET面积为42.8m2/g,而相应的分子筛负载量为8.6%.     

中空ZSM-5分子筛微球及其吸附与催化性能

首先利用聚乙二醇作为软模板合成出具有一定介孔结构的ZSM-5分子筛微球, 再通过快速可控碱刻蚀的方法, 成功制备出尺寸均一的中空分子筛微球。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附等温线分析(N₂ isotherm)、扫描和透射电子显微镜(SEM, TEM)对所制备的中空分子筛微球进行了表征, 并研究了中空分子筛微球对有机物废水的吸附性能和对大分子的催化裂解性能。结果表明, 刻蚀后分子筛结晶度略有下降, 但是介孔度和孔体积明显提升。中空分子筛微球外径在600 nm, 壳层厚度在100 nm左右。此外, 该中空结构不仅对苯等有机分子具有吸附富集作用, 其饱和吸附量几乎达到了常规分子筛微球的3倍, 并且六次循环使用后的吸附容量依然保持基本不变, 显示出较高的吸附容量和循环使用稳定性。在异丙苯和三异丙苯裂解反应中中空分子筛微球也显示出较高的催化活性。     

Adsorption of butyl acetate in air over silver-loaded Y and ZSM-5 zeolites: experimental and modelling studies

Adsorption behaviours of butyl acetate in air have been studied over silver-loaded Y (Si/Al=40) and ZSM-5 (Si/Al=140) zeolites. The silver metal was loaded into the zeolites by ion exchange (IE) and impregnation (IM) methods. The adsorption study was mainly conducted at a gas hourly space velocity (GHSV) of 13,000 h(-1) with the organic concentration of 1000 ppm while the desorption step was carried out at a GHSV of 5000 h(-1). The impregnated silver-loaded adsorbents showed lower uptake capacity and shorter breakthrough time by about 10 min, attributed to changes in the pore characteristics and available surface for adsorption. Silver exchanged Y (AgY(IE)) with lower hydrophobicity showed higher uptake capacity of up to 35%, longer adsorbent service time and easier desorption compared to AgZSM-5(IE). The presence of water vapour in the feed suppressed the butyl acetate adsorption of AgY(IE) by 42% due to the competitive adsorption of water on the surface and the effect was more pronounced at lower GHSV. Conversely, the adsorption capacity of AgZSM-5(IE) was minimally affected, attributed to the higher hydrophobicity of the material. A mathematical model is proposed to simulate the adsorption behaviour of butyl acetate over AgY(IE) and AgZSM-5(IE). The model parameters were successfully evaluated and used to accurately predict the breakthrough curves under various process conditions with root square mean errors of between 0.05 and 0.07.     

一步合成核壳结构ZSM-5/EU-1复合分子筛及其表征

在添加适量柠檬酸的条件下采用双模板剂一步法, 一次晶化合成ZSM-5/EU-1核壳共生复合分子筛, 对其物理化学性质进行表征, 结果显示: 核壳分子筛中存在ZSM-5和EU-1两种分子筛晶相, 且EU-1分子筛在ZSM-5分子筛表面缺陷处外延生长; 复合以后核壳分子筛为微孔-介孔多级孔道结构, 且其微孔孔径达到0.94 nm; 相比于单一分子筛, 核壳分子筛的强酸量相对提高, 酸性质有所改善。通过对柠檬酸加入量、晶化时间影响因素的分析, 得到合成核壳共生结构的最佳条件为: n(citrate)/n(Al₂O₃)=0.8~1.2, 晶化时间为72~96 h, 并推测核壳分子筛可能的生长过程。     

对NaZSM-5分子筛盐酸改性制备TiO2/ZSM-5光催化剂

用盐酸改性处理NaZSM-5得到HZSM-5分子筛载体,再用溶胶-凝胶法在NaZSM-5和HZSM-5表面合成TiO_2前驱体,将其煅烧制备出TiO_2/ZSM-5负载型光催化剂。分别用扫描电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和BET氮吸附对光催化剂的表面形貌、晶相结构和比表面积进行表征,研究了NaZSM-5分子筛盐酸改性对TiO_2/ZSM-5光催化剂的影响。结果表明,盐酸改性对NaZSM-5分子筛骨架结构的影响不大,但是使其结晶度有所降低。负载后TiO_2的晶粒尺寸明显减小,TiO_2/ZSM-5光催化剂的比表面积比纯TiO_2有较大增长。对NaZSM-5分子筛盐酸改性提高了TiO_2/ZSM-5对甲基橙的吸附和光催化降解能力。重复使用四次后,TiO_2/ZSM-5光催化剂的光催化降解率下降为初次使用时的82.4%。     

双模板剂B-EU-1/ZSM-5复合分子筛的快速合成及催化应用

以不同氢氧化物做碱源合成B-EU-1/ZSM-5复合分子筛, 并比较各平衡阳离子的结构导向作用及其形貌特征, 发现钠离子的导向作用最强, 且合成复合分子筛的表面较光滑、无明显晶面界限。对合成样品进行了TG-DTG、N₂吸附-脱附和NH₃-TPD分析。结果表明: 双模板剂一步法合成的复合分子筛模板剂脱除的失重率为5.67%, 小于机械复合分子筛的失重率7.31%, 复合分子筛的比表面积、孔容和微孔平均孔径均有所增大, 同时其酸强度、酸量都增大, 有利于二甲苯优先从复合分子筛的孔道结构中扩散出来。将分子筛应用于甲醇转化制二甲苯催化反应, 结果显示, 双模板剂一步法合成的复合分子筛催化产物油相中芳烃的选择性最高达到66.72%, 芳烃中二甲苯的含量为46.15%, 二甲苯中对二甲苯的含量达到30.75%。这是由于B-EU-1/ZSM-5催化剂的特殊孔道结构具备择形效应, 使得分子动力学直径较小的二甲苯分子优先从其孔道中扩散出来。