MFI型沸石膜构件催化剂制备方法研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maria76
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构件催化剂是一种整体式催化剂,通常以金属为载体,具有良好的机械强度和导热效率,在多相催化反应和污染控制领域应用越来越广泛。尤其是将具有规整结构和高比表面积的沸石分子筛负载到构件载体上制备沸石膜构件催化剂时,使得该催化剂不仅具有一定的催化分离特征,而且还兼具了构件催化剂的诸多优点,拓宽了分子筛膜的应用领域。但是,在实际的操作中,由于金属载体与沸石分子筛膜的热膨胀系数差距较大,使得分子筛膜与载体之间的结合强度较差,容易出现裂缝甚至脱落,限制了分子筛膜构件催化剂的应用。本文针对制备分子筛膜构件催化剂过程中出现的问题,进行了一系列的研究。首先分别采用四丙基溴化铵(TPABr)、四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂和无模板剂的方法制备ZSM-5型分子筛膜。结果表明,采用不同模板剂和无模板剂时均能合成出ZSM-5分子筛膜,但是三种分子筛膜晶体的生长方向和晶粒大小却有明显的区别,其对分子筛膜与不锈钢载体的结合强度有较大的影响,其中通过热冲击测验后的残余率分别为:82.63%、85.96%和84.13%,而机械震荡测验之后的残余率分别为66.72%、88.38%和86.22%。接下来利用晶种法制备Silicalite-1沸石膜。采用三种浸涂晶种的方法制备晶种层,并在晶种层表面电沉积铜,将晶种层锚定在不锈钢载体表面,增大结合强度。考察了三种晶种层制备方法对晶种层的影响,实验发现,采用电泳沉积制备的晶种层在不锈钢表面分布均匀,结合强度较好,并且在晶种层表面电沉积Cu后再二次生长的Silicalite-1沸石膜与不锈钢载体的结合强度较大,通过热冲击和机械震荡试验后的残余率分别为85.27%和89.73%。最后采用原位水热合成的方法制备Silicalite-1晶种层,采用电沉积的方法在晶种层表面沉积金属铜以增大结合强度,然后在晶种层表面二次生长Silicalite-1分子筛膜。实验考查了不同制备条件对晶种层影响,实验表明采用侧放位置、平板形状载体和尽量使用高浓度的模板剂可以合成出定向性和结晶度优良的晶种层。并进一步确定了电沉积的条件,即电解液的组成为0.5mol/LH3BO3和0.9mol/LCuSO4,碳电极作为阳极,需要沉积的金属片作为阴极,磁力搅拌的条件下,阴极和阳极的电极距离为2cm,电压为3V,电沉积3min。并考查了合成条件对Silicalite-1分子筛膜的影响,确定了适宜的合成Silicalite-1分子筛膜的条件为175℃下晶化24h,通过热冲击和机械振荡后的残余率分别为94.24%和95.66%。
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