高岭土水热合成4A沸石实验研究

水热法合成4A沸石的实验是在不同的碱度、不同的液固比、不同的晶化温度和不同的晶化时间条件下进行的,并进行了实验结果和各种合成因素的分析及研究.实验结果分析表明在加碱煅烧及合成沸石的过程中,使用NaOH的效果比使用Na2CO3和KOH,加入适量的晶种能缩短晶化反应时间并能提高合成沸石的质量.在碱度为2.5～4.0M、液固比6∶1～8∶1、晶化温度90～103℃以及晶化时间为3～5h的实验条件下,采用苏州高岭土合成了4A沸石.文中还采用X射线衍射仪和扫描电镜对合成的沸石样品进行了表征.     

钾长石碱熔活化合成4A沸石研究

为了实现钾长石资源的综合利用,本文提出了碳酸钠碱熔活化钾长石制备碳酸钾和4A沸石的工艺.确定了碱熔活化反应的适宜条件.碱熔焙烧活化物料经水溶碳酸化后,得到含有KHCO3的溶液和硅铝质凝胶产物,前者可以经过蒸发结晶制备碳酸钾;后者经NaAlO2,NaOH和水调整合成体系中Al2O3∶SiO2∶ Na2O∶H2O的物质的量比为1∶2∶5∶185后,在45℃下老化反应0.5h,接着在90℃下晶化9h可制得离子交换性能优良的4A分子筛.4A分子筛的钙镁交换量分别为:296.4 mg/g和108.8 mg/g.合成4A沸石后的母液能够实现在4A分子筛制备中循环利用.     

高硅低品质高岭土合成NaP型分子筛

以高硅含量的低品质高岭土为原料,在高温下碱熔活化,水热晶化合成了NaP型分子筛.实验探究了碱熔温度、晶化条件、老化条件对合成NaP分子筛的影响.采用XRD,SEM及BET对合成产物进行表征.结果表明:未外加硅源,600℃碱熔2h,n(Na2O)/n(SiO2)=1.6,n(H2O)/n(Na2O) =75,70℃老化lh,120℃水热晶化45 h可得到单一晶相NaP型分子筛,形貌为球状颗粒,比表面积为87.12m2/g.     

粉煤灰基地质聚合物水热转化FAU型分子筛的工艺与表征

以粉煤灰基地质聚合物为基本骨架,通过水热合成法将其原位转化为自支撑FAU型沸石分子筛.研究水热过程中NaOH浓度、NaOH体积、水热温度和水热时间对FAU型沸石分子筛结晶程度的影响,得到粉煤灰基地质聚合物原位转化FAU型沸石分子筛型体的适宜条件:水热温度100℃,NaOH浓度2.0 mol/L,NaOH体积50 mL,水热时间18 h.XRD、SEM和FTIR分析表明,所得FAU型分子筛结晶纯度高,具有致密又规则的八面体形貌,基本继承了地质聚合物的主要骨架结构,其抗压强度为18.8 MPa,BET比表面积为175.31 m2/g.该法工艺简单,环境友好.在此方法的基础上通过改变原料配比和反应条件,可以合成其他类型的沸石分子筛型体.     

尖晶石型纳米CoAl2O4色料水热合成工艺研究

分别以钴、铝的氯化物、硝酸盐和硫酸盐为起始原料,NaOH为沉淀剂,用水热法合成了纳米尖晶石型钴蓝色料。分别研究了填充度、pH值、nCo/nAl、起始原料种类以及浓度等对合成色料物相组成、颗粒大小与形貌和呈色的影响。用XRD、TEM和色度分析对样品进行了表征。结果表明:以浓度分别为0.15 mol/L和0.3 mol/L的CoCl2.6H2O和AlCl3为起始原料,在填充度为70%、pH值为13、nCo/nAl为1/2的条件下,245℃水热培育20 h制得呈色良好的尖晶石型钴蓝色料,颗粒为八面体型,晶型完整,粒径多为100 nm以下。相同条件下,以钴、铝的硫酸盐为起始原料,产物中除CoAl2O4外,还有Co-Al LDHs、γ-AlO(OH)和β-Al(OH)3;以钴、铝的硝酸盐为起始原料,样品呈绿色,颗粒为八面体型CoAl2O4,粒径多为100 nm以上。     

纳米Fe3O4/高岭土复合粉体制备及其对亚甲基蓝吸附性能研究

以天然高岭土为载体、利用化学共沉淀法成功地制备出纳米Fe3O4/高岭土复合粉体。采用XRD、FSEM对复合粉体的物相组成、粒径、显微结构、形貌进行了表征,并研究了其磁分离性能和对亚甲基蓝(MB)的吸附性能。结果显示,复合粉体中的铁氧化物呈单一的Fe3O4相,Fe3O4晶粒的尺寸为10~30 nm,且均匀负载于高岭石晶体表面。当Fe3O4、高岭土质量比为1∶5时,复合粉体的磁分离率高达90.12%,并具有良好的吸附性能。复合粉体对MB的去除率随着吸附时间的延长、吸附温度的升高、溶液p H的增大和投入量的增加而逐步提高,随着MB溶液初始浓度的增大而逐步减小;对MB的吸附量随初始浓度的增大而逐步增大。     

核桃状3D分级结构γ-AlOOH无模板水热合成及对刚果红吸附性能研究

以Al(NO3)3.9H2O为铝源、尿素为沉淀剂,无模板水热法制备了单分散、尺寸均一的核桃状分级结构γ-AlOOH.用XRD、SEM、TEM和氮气吸脱附法对样品进行了表征,探讨了γ-AlOOH纳米结构形成机理,并研究了其对刚果红的吸附性能.实验结果表明,核桃状分级结构组成单元为纳米纤维,比表面积为101.3 m2/g,平均孔径为21.88 nm,并对刚果红表现出良好的吸附特性,吸附率和最大吸附量分别为98.8;和98.8 mg/g.     

镧硅磷酸铝分子筛的合成与表征

选用表面活性剂四甲基氢氧化铵(TMAOH)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用水热法合成LaSAPO分子筛,通过XRD、IR、TEM、TG/DTA等分析手段,对其晶体结构和物化性能进行研究.结果表明,LaSAPO分子筛为立方型结构并具有良好的热稳定性和酯化催化性能.     

利用稻壳制备X型分子筛及性能研究

以稻壳为硅源,采用水热法成功合成出了X型分子筛,并对亚甲基蓝染料进行吸附.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱和钙离子交换能力对样品的性能进行表征与测试.研究结果表明,提纯后稻壳灰为无定型态,其主要成分SiO2含量高达98.96;;水热法合成X分子筛的最佳配比为n(SiO2)/n(Al2O3) =3.8、n(Na2O)/n(SiO2)=1.4、n(H2O)/n(Na2O) =40,最佳水热晶化温度为100℃,最佳晶化时间为8h.在此条件下,合成产物无杂相,晶形发育完好,结晶度高,钙离子交换能力高达310.3 mg·g-1.亚甲基蓝溶液初始pH值在11 ～12范围内,初始浓度小于30 mg·L-1,分子筛用量在0.10～0.25 g范围内时,产物对亚甲基蓝有较好的吸附效果.     

纳米HgMoO4的水热合成与表征

通过多种溶剂或其混合溶剂为水热反应媒介,制备出多种形貌和尺寸的纳米HgMoO4.SEM观察结果显示,当仅以水为水热合成媒介时,所合成的HgMoO4为由许多纳米棒(长～ 750 nm, 宽～150 nm)组成的不规则纺锤状结构.当无水乙醇或聚乙烯醇被引入该合成体系时,产物呈球形花状或蝴蝶结状结构.当进一步引入油酸时,体系则转变成由无数厚～100 nm的薄片形成的花状结构.XRD结果表明,上述溶剂体系所得HgMoO4均为单斜晶系的黑钨矿结构.红外光谱亦进一步证实了其结构.与体相材料相比,所得纳米HgMoO4的荧光发射峰均发生了一定程度的蓝移,体现了纳米材料的量子尺寸效应.     

Ti-Cr-MCM-48分子筛的一步法制备及其吸附光催化性能研究

釆用十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,钛酸四丁酯为钛源、正硅酸乙酯为硅源,硝酸铬为金属前驱体,通过一步法制备了吸附性能优异且具有紫外-可见光催化活性的Ti-Cr-MCM-48钛硅分子筛催化剂.通过XRD、FT-IR、SEM、BET、UV-Vis等分析手段对产物进行结构表征并研究了样品对罗丹明B的吸附以及光催化性能,同时探究了钛含量对分子筛结构与性能的影响.结果表明,当钛含量为n(Ti)/n(Si)=0.25时,钛和铬分散在分子筛骨架上,样品0.25Ti-Cr-MCM-48依然具有大比表面积和介孔结构,成功解决了过渡金属掺杂而造成比表面积下降的难题.同时样品0.25Ti-Cr-MCM-48展现出了优异的吸附和催化性能,3 h内对罗丹明B的吸附、降解效率达到85;以上.而当钛含量进一步提高时,分子筛的立方相结构被破坏,孔道结构堵塞严重,比表面积急剧下降,吸附性能下降.     

磷酸铁锂单晶水热法生长及其表征

运用桂林水热法成功制备出了毫米级磷酸铁锂体晶体,晶体呈六棱柱结构或者呈圆形(around),等长的外观,等大的外表.实验得到LiFePO4单晶的XRD衍射峰谱,10°~40°范围内的主强峰相较于磷酸锂铁微晶多出(020)面,说明在晶体生长后期主要由(020)面控制,主要成六棱柱属性终止于(010),(200),(101)这三个表面,这些优势面有望在材料的电化学和表面交换性能中发挥重要作用.分析LiFePO4晶体结构确定锂离子在(010)方向是运动能量最低的通道,所以增大ac方向维度二维片状和缩短b轴方向的尺度结构的LiFePO4是可以设计合成的.这将使锂离子的扩散速度得到提高,并且使磷酸铁锂材料在倍率性能,电导率,低温性能方面都可得到提升.LiFePO4晶体在紫外光区大量吸收,在可见光区内出现一个宽的透过带,吸收值较小,大部分光透过,这正是LiFePO4单晶颜色不深的原因,并且具有良好的透过性.合成的LiFePO4晶体的点缺陷造成的色心对近红外短波部分980~1700 nm波长的光全部吸收,近红外长波1750~3000 nm光全部透过,LiFePO4晶体在1000~3000 nm波长范围内的高对称性吸收和透过必将使其在近红外波段窗口器件的应用上有所突破.     

水热法掺铌KTiOPO4晶体的形貌和缺陷研究

采用水热法在双温区加热炉中以Z-切向晶片为籽晶生长了掺铌KTiOPO4单晶(Nb∶KTP),得到尺寸为24.7mm×14.7 mm×42.6 mm的透明晶体。研究了Nb∶KTP水热条件下的生长习性和宏观、微观缺陷,通过其与纯KTP的透过谱的对比,对晶体质量进行了初步评估,与高质量的水热高抗灰迹KTP晶体有相当的质量。     

陈化温度对导向剂法制备SAPO-11分子筛及异构化性能的影响

采用导向剂法在不同陈化温度下成功合成SAPO-11分子筛.利用XRD、N2吸附-脱附等温曲线,BET物理吸附,NH3-TPD以及扫描电镜(SEM)等方法对分子筛的形貌,酸性质以及孔结构性质进行分析表征.以正十二烷为原料,考察Pt负载量为0.5;的Pt/SAPO-11催化剂的异构化反应催化性能.结果表明:不同陈化温度影响催化剂的性能,陈化温度为120℃合成的SAPO-11分子筛具有最优性能,晶粒尺寸约为2μm,BET总比表面积为208.8 m2·g-1,正十二烷加氢异构化的异构烃收率最高达66.7;.     

Gas Permeation Properties of Carbon Molecular Sieve Membranes Prepared in Alkali Metal-Organic Solvent Systems

Abstract

Intercalation of alkali metals into carbon molecular sieve (CMS) membranes was studied to get new materials for gas separation. The preparation was carried out in ether solutions, containing phenanthrene and alkali metal. The mechanical stability was satisfied for potassium doped CMS, prepared in MeTHF. XRD analysis suggested a random stage structure for the modified membrane due to the low crystallinity of the original host carbon. Characterized by time-lag method some increase in the He and N₂ permeability was observed by intercalation, because the graphite-like hexagonal layers were expanded and/or larger pathways were formed, so that the gas molecules could easily diffuse through. One membrane doped with potassium, followed by partial de-intercalation, exhibited an interesting perm-switch behavior at around 323 K.     

钨酸锌微纳米材料的水热合成及发光性能研究

以Zn(NO3)2·6H2O和Na2WO4·2H2O为原料,草酸为沉淀剂,采用水热法在180℃反应4h制备了ZnWO4粉体,并考察了前驱体溶液pH值对ZnWO4发光性能的影响.通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱(PL)等测试手段对样品的物相、微观形貌和发光性能进行表征.结果表明:pH值为7～9时适宜合成ZnWO4粉体,pH =7、8时,得到的是星状结构ZnWO4粉体;pH =9时分别得到的是由长度为500 nm,直径为100 nm的纳米棒交叉组装而成的镂空结构ZnWO4粉体.相比之下,由纳米棒交叉组装而成的镂空片的发光性能最佳.     

使用八铵基头Bola型表面活性剂为模板剂合成beta中-微双孔分子筛

以八铵基头bola型表面活性剂为模板剂,采用水热法在碱性条件下以100SiO2∶4NaAlO2∶ 4SDA∶ 33NaOH∶ 6000H2O配比合成beta中微双孔分子筛.合成的beta分子筛用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、氮气吸脱附、魔角核磁共振等技术对其进行表征.结果表明样品中孔孔壁中具有结晶性硅铝酸盐的微孔结构.醇醛缩合与傅克烷基化催化反应及甲苯气体吸附试验表明,相比于传统的beta分子筛,在涉及大分子的催化反应和大分子有机气体的吸附应用中,所合成的中微双孔分子筛具有明显的优势.