聚丙烯酰胺水凝膠中ZSm-5-AlPO4-5復(fù)合分子篩的合成與應(yīng)用研究.pdf

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterSynthesisandApplicationofZSM5／A1P045CompositeZeolitesFormedinPolyacrylamideHydrogelsByXiaolingChangSupervisor：ProfShilingGuoandYiliangChen；AProfLiHanChemicalEngine

2、ering一一SchoolofChemicalEngineeringandEnergyApril2014摘要摘要乙烯和丙烯等低碳烯烴是基本的有機(jī)化工原料，其來(lái)源主要是石油。近年來(lái)，隨著石油資源日益緊缺，以煤或天然氣為原料經(jīng)由甲醇合成低碳烯烴(MTO)技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)。MTO技術(shù)的關(guān)鍵是高性能催化劑的研制。將聚丙烯酰胺水凝膠引入ZSM5／A1P045復(fù)合分子篩的合成凝膠中，合成出的復(fù)合分子篩與不添加聚丙烯酰胺時(shí)相比，具有更好的結(jié)構(gòu)和M

3、TO催化性能。本論文在此基礎(chǔ)上一方面深入研究了聚丙烯酰胺與各分子篩間的相互作用，揭示了聚丙烯酰胺水凝膠中ZSM5／A1P045復(fù)合分子篩的形成機(jī)理，為核殼復(fù)合分子篩的構(gòu)筑提供新思路；另一方面通過(guò)對(duì)ZSM5／A1P045復(fù)合分子篩的MTO催化性能的考察，探索了復(fù)合分子篩組成結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響規(guī)律，為新型高效MTO催化劑材料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。首先在聚丙烯酰胺水凝膠中合成A1P045分子篩，考察了晶化溫度、聚丙烯酰胺體系比例、晶化時(shí)間對(duì)A

4、1P045分子篩合成的影響。確定最佳的晶化溫度為150℃，聚丙烯酰胺體系比例為100：1：O5。通過(guò)對(duì)整個(gè)晶化過(guò)程的考察和表征，推測(cè)A1P04—5分子篩在聚丙烯酰胺水凝膠中的形成機(jī)理為：在合成過(guò)程中聚丙烯酰胺與A1P04—5分子篩間形成氫鍵，其交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)鏈為AIP045分子篩提供大量的結(jié)晶位點(diǎn)，首先在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部生成A1P045分子篩晶核；在聚丙烯酰胺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表面的晶核會(huì)迅速生成片狀中間體，而內(nèi)部的晶核則生成條狀中間體；片狀中間體

5、聚集成為層狀的A1P045分子篩晶體，而被束縛于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的條狀中間體由于空間位阻效應(yīng)聚集形成圓球形的AIP045晶體；隨著內(nèi)部圓球形A1P04—5晶體的長(zhǎng)大，與層狀的A1P045晶體相接，于是形成了圓球形外表面生長(zhǎng)有層狀的扁平球形貌，而不相接的就形成了單獨(dú)的扁平球形和圓球形的A1P045分子篩。然后采用包埋法在聚丙烯酰胺水凝膠中合成ZSM5／A1P045復(fù)合分子篩，考察了晶化溫度、聚丙烯酰胺體系比例、ZSM5分子篩的添加量、晶化時(shí)間