以酸解正硅酸乙酯为硅源合成ZSM-5分子筛的过程调控

doi:10.11962/1006-4990.2019-0444

无机盐工业 ›› 2020, Vol. 52 ›› Issue (7): 88-93.doi: 10.11962/1006-4990.2019-0444

以酸解正硅酸乙酯为硅源合成ZSM-5分子筛的过程调控

陈彦广^1,²,韩彤^1,²,张亚男^1,²,杨秀琪^1,²,韩洪晶^1,²,王皓^1,²

1.东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆 163318
2.黑龙江省石油与天然气化工省重点实验室

收稿日期:2020-01-26 出版日期:2020-07-10 发布日期:2020-07-13
作者简介:陈彦广（1977— ）,男,博士,教授,研究方向为催化材料制备过程调控及能源催化转化利用;E-mail: ygchen79310@126.com。
基金资助:
国家自然科学基金(51674089);国家自然科学基金(21908021);黑龙江省杰出青年科学基金(JC2018002);黑龙江省博士后科研发展基金(LBH-Q16037);东北石油大学研究生创新计划项目(JYCX-CX03-2018)

Process regulation of ZSM-5 zeolite synthesis from hydrolyzed tetraethyl orthosilicate as silicon source in acidic medium

Chen Yanguang^1,²,Han Tong^1,²,Zhang Yanan^1,²,Yang Xiuqi^1,²,Han Hongjing^1,²,Wang Hao^1,²

1.College of Chemistry and Chemical Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China
2.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Oil and Gas Chemical Technology

Received:2020-01-26 Published:2020-07-10 Online:2020-07-13

摘要/Abstract

摘要：

正硅酸乙酯（TEOS）作为合成ZSM-5分子筛的常用硅源,其在不同酸碱介质中水解的前驱体聚合状态对ZSM-5分子筛的粒径和孔径分布具有调控作用。以酸性介质TEOS水解缩合的前驱体为硅源,在水热条件下合成ZSM-5分子筛,并利用XRD、SEM、BET、FI-IR等方法对反应不同阶段的样品进行表征分析。主要考察了水解程度、水解时间、合成过程的pH、晶化温度、晶化时间及模板剂用量对ZSM-5分子筛合成过程的调控,结果表明：以乙醇为共溶剂,以TEOS在硫酸介质pH=2.0时水解20 h的前驱体为硅源,水热合成过程中加入模板剂四丙基氢氧化铵（TPAOH）,铝源为氢氧化铝,180 ℃晶化30 h合成了粒径约为200 nm的ZSM-5分子筛,其比表面积提高了35.6%,平均孔径降低了48.6%。

关键词: 酸解, 水热合成法, ZSM-5分子筛, 正硅酸乙酯

Abstract:

Tetraethyl orthosilicate（TEOS） is usually used as the silicon source for the synthesis of ZSM-5 zeolite.The polymerization state of the precursors hydrolyzed in different acid-base media had a regulatory effect on the grain size and pore size distribution of ZSM-5.The precursor of hydrolysis and condensation of TEOS in acidic medium was used as the silicon source.ZSM-5 was synthesized under hydrothermal conditions,and the samples at different stages during the reaction were characterized by XRD,SEM,BET and FI-IR.The effects of hydrolysis degree,hydrolysis time,pH of synthesis process,crystallization temperature,crystallization time and template dosage on the synthesis of ZSM-5 zeolite were investigated.The results showed that when the ethanol was used as co-solvent,the precursor of TEOS hydrolyzed for 20 h in sulfuric acid medium（pH=2.0） was used as silicon source,tetrapropylammonium hydroxide（TPAOH） was added during the hydrothermal synthesis process,and Al（OH）₃ was used as aluminum source,the ZSM-5 zeolite with the crystal grain size（about 200 nm） was synthesized that crystallized at 180 ℃ for 30 h.The specific surface area of ZSM-5 zeolite was increased by 35.6% and the average pore size was decreased by 48.6%.

Key words: acid hydrolysis, hydrothermal synthesis, ZSM-5 zeolite, tetraethyl orthosilicate

中图分类号:

TQ426.6

陈彦广,韩彤,张亚男,杨秀琪,韩洪晶,王皓. 以酸解正硅酸乙酯为硅源合成ZSM-5分子筛的过程调控[J]. 无机盐工业, 2020, 52(7): 88-93.

Chen Yanguang,Han Tong,Zhang Yanan,Yang Xiuqi,Han Hongjing,Wang Hao. Process regulation of ZSM-5 zeolite synthesis from hydrolyzed tetraethyl orthosilicate as silicon source in acidic medium[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2020, 52(7): 88-93.

图/表 8

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表1

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参考文献 16

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前驱体	BET比表面积/（m²·g^-1）	BJH平均孔径/nm	总孔容/ （cm³·g^-1）
pH=2水解TEOS	373.24	2.44	0.43
pH=10水解TEOS	275.57	4.75	0.35

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