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本文以十六烷基三甲基溴化铵为结构模板剂,四甲基氢氧化铵(TMAOH)为碱源,正硅酸四乙酯为硅源,采用水热晶化法,研究碱用量、晶化时间、晶化温度以及模板剂浓度对中孔分子筛Si-MCM-41合成的影响。MCM-41与其它分子筛一样,可发生同晶取代,骨架上的Si可被其他原子所替换。为此,在前期工艺摸索的基础上,制备Ti-MCM-41并考察Ti的引入对MCM-41结构的影响和其存在的化学状态。孔径可调变性是MCM-41的另一个显著特点,为得到较大孔径的中孔分子筛,借助多种有机助剂对MCM-41进行扩孔研究。
实验结果表明:碱用量是Si-MCM-41合成的关键因素。在低碱量条件下(TMAOH/SiO2<0.3),无法得到规整性良好的MCM-41,但较高的碱用量(TMAOH/SiO2>0.3)会对MCM-41比表面积产生负面影响,则最佳条件为TMAOH/SiO2=0.3。同时还发现晶化过程中不断调节体系的pH,可提高MCM-41长程有序度和增加孔壁厚度(最大为2.18nm)。由于Ti4+离子半径较Si4+大得多,Ti-MCM-41的长程结构规整性降低。随着引入量的增加,MCM-41骨架中Si存在状态[Si(SiO)4]减少,而[Si(SiO)2(OH)2]、[Si(SiO)3(OH)]结构相对增加。在Ti/Si=0.1的较高比例条件下,无TiO2出现,Ti仍主要以四配位的形式分散于MCM-41骨架中。三-辛基胺(TOA)是较为理想的扩孔剂,经过调变,MCM-41孔径可由27.49A增至44.93A,孔体积扩大为1.64ml/g。