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干胶转化法制备无粘结剂分子筛涂层及其孔道结构的调

变报告人：游志强

指导老师：刘国柱

实验方案4.

研究内容3.

文献调研2.

研究背景及意义1.

研究背景及意义1

合成法：• 水热合成法• 干胶转化法

分子筛膜 / 涂层制备方式

Washcoating

涂层

研究背景及意义1

存在的问题： 膜厚度、粒径、取向 导致孤立颗粒生成 膜的致密性 合成条件敏感

存在的问题： 稳定性差、强度低 加入粘合剂后强度高

但影响转化率和选择 性

水热合成法 Washcoating 涂层

研究背景及意义1

研究背景及意义1

[1] 关伟宏 . 无粘结剂 4A 分子筛的制备技术 . 陕西化工 . 2000, 29(1): 46-48

无粘结剂分子筛的物理性能 [1]

文献调研2

优点：• 组成上的一致• 形状上的一致

• 减少浪费• 连续制备

1. 干胶转化法的介绍

[1] Xu. A novel method for the preparation of zeolite ZSM-5. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 755-756 (1990).

[1]

文献 母胶组成 晶化液组成 晶化温度 /℃

晶化时间 /h

产物

[1]6.0 Na2O:Al2O3 : 26

SiO2

EDA: 5.3 Et3N :2.5

H2O180 72 ZSM-5

[2]0.5Al2O3: 60 SiO2: 0.6

F127: 6 TPAOHH2O 160 18 介孔 ZSM-5

[3]NaOH 、 CTAB 、 TPA

OH 、 AlCl3

H2O 180 6-24MCM-41/

ZSM-5

[1] M. Matsukata, N. Nishiyama and N. Ueyama, Microporous Mater.1 (1993) 219.[2] Zhou, J. A. et al. Direct Synthetic Strategy of Mesoporous ZSM-5 Zeolites by Using Conventional Block Copolymer Templates and the Improved Catalytic Properties. Acs Catalysis 1, 287-291(2011).[3] Yue, M. B. et al. Directly transforming as-synthesized MCM-41 to mesoporous MFI zeolite. J Mater Chem 18 (2008).

2. 干胶转化法制备微、介孔分子筛粉末

2. 干胶转化法制备微、介孔分子筛粉末

a. 母胶的制备 b. 涂覆

d. 后处理 c. 晶化

3. 干胶转化法制备微孔分子筛膜

[1] Matsukata, M. & Kikuchi, E. Zeolitic Membranes: Synthesis, Properties, and Prospects. B Chem Soc Jpn 70, 2341-2356 (1997).

[1]

3. 干胶转化法制备微孔分子筛膜

母胶的制备： 硅源：硅酸钠、硅溶胶、 TEOS 、气相硅；

铝源：无水硫酸铝 、 NaAlO2 、硝酸铝；

涂覆：载体（多孔铝板、玻璃、不锈钢）晶化： 453K ，三乙胺、乙二胺和水、 3-7 天后处理： 0.1/0.5Kmin-1 升到 773K 煅烧 4-6h

研究内容3

研究内容

A 制备出无粘结分子筛涂层，考察其反应条件对涂层特性的影响

温度、时间、水量、晶化液组成、涂覆液组成

B 采用正十二烷催化裂解反应表征涂层的催化反应性能，并与 wash-coating 法和二次生长法涂层催化反应性能作对比

裂解率 选择性 抗积碳能力

研究内容

C 在涂覆液中加入嵌段共聚物或者 C 作硬模板剂 制备梯级孔道分子筛涂层

D 加入软模板剂 CTAB ，制备 MCM-41/ ZSM-

5 复合分子筛涂层；

或用 MCM-41 作为涂覆液的分子筛源，加入 TPAOH 制备 MCM-41/ ZSM-5 ；

实验方案4

1. 实验装置图

1

载体预处理

2

Washcoating 涂层

3

干胶转化处理

2. 实验流程示意

水洗a. 304 不锈钢载体预处理

a. 304 不锈钢载体预处理 35wt%HCl 刻蚀 15 min

水洗

用丙酮超声清洗 30

min

N2 吹扫、自然干燥过夜

3. 实验条件

涂覆液配比： 组成： ZSM-5 分子筛、中性硅溶胶、乙醇

总固 / 总液 =15-40%

SiO2/ 总固 =30-60%管的涂覆片的涂覆涂覆液粉末的制备

3. 实验条件

Washcoating 涂层bb

晶化温度：

170-200℃

晶化温度：

170-200℃水量：晶化温度下饱和

蒸汽压相应水量的 5

倍

水量：晶化温度下饱和

蒸汽压相应水量的 5

倍

晶化液配比：

EDA: 5.3 Et3N:

2.5 H2O

或者仅有

H2O

晶化液配比：

EDA: 5.3 Et3N:

2.5 H2O

或者仅有

H2O

c. 干胶转化处理

3. 实验条件

4. 实验表征

表面形态和厚度： SEM机械强度：超声震荡晶体类型、结晶度： XRD红外结晶度： FT-IR酸性、酸量和酸强度： NH3-TPD 、 Py-IR

比表面积、孔分布、孔体积：快速比表面积 （ BET 、 HK 、 BJH 、t-plot ）

硅铝比： ICP积碳： TPO

5. 实验进展

a ：原粉； b ：晶化前涂覆粉； c ：晶化后涂覆粉；

10 20 30 40 50

Inte

nsity(C

ounts

)

2-Theta

a

b

c

相对结晶度：b ： 0.9238c ： 1.4094

10 20 30 40 50

Itensity(C

ounts

)

Two-Theta

a

b

a ：晶化前的涂覆片； b ：晶化后的涂覆片

相对结晶度：a ： 0.1589b ： 0.3765

5. 实验进展

左上：原粉右上：晶化前的涂覆粉左下：晶化后的涂覆粉

原粉 晶化前

晶化后

片 - 晶化前

管 - 晶化前

片 - 晶化后

管 - 晶化后

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