NaY分子筛合成工艺

化工进展2006年第25卷第12期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1415r Coe研究开发NaY分子筛合成工艺蔡连国,许永权,陈建峰,邵磊(北京化工大学纳米材料先进制备技术与应用科学教育部重点实验室,北京1029)摘要:报道了以具有独特组成的硅铝凝胶为导向剂制备NaY分子筛的方法。所合成的NaY分子筛用SEM、XRD和BET等进行了表征,结果表明,该NaY分子筛粒径2μm左右,硅铝比n(SiO2)m(Al2O3)为328,结晶度90%,比表面积703m3g。除晶化过程外,该合成NaY分子筛的工艺过程均在室温下进行,具有反应条件温和,易于调控的特点关键词:NaY分子筛;晶化;合成中图分类号:TQ424.2文献标识码:A文章编号:1000-6613(2006)12-1415-04Synthesis of NaY molecular sieveCAl Lianguo, XU Yongquan, CHEN Jianfeng, SHAO Lei(Key Lab for Nanomaterials, Ministry of Education, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China)Abstract: A novel method for the preparation of NaY molecular sieve by using a Si-Al gel with specialcomposition as the directing agent was presented. The as-synthesized Nay molecular sieve wascharacterized with SEM, XRD and BET. The NaY molecular sieve had a particle size of approximately2um, n(SiO2 )/n(Al2O3)of 3.28, crystallinity of 90% and specific surface area of 703 m/g. Except thecrystallization process, the synthesis of the NaY molecular sieve was conducted at room temperatureunder mild and controllable reaction conditionsKey words: NaY molecular sieve; crystallization; synthesisY分子筛作为一种重要的催化剂和吸附分离12表征手段剂,广泛应用于石油的加氢裂化、流化催化裂化、用XRD-6000(日本理学)表征晶体结构,CuK苯的烷基化等反应。NaY分子筛的合成技术不辐射,管电压40kV,管电流100mA,扫描范围50断发展。程志林等凹报道了微波诱导快速合成纳米70°ⅹRD涞算NaY分子筛硅铝比NaY分子筛,有文献报道用感应加热法制备NaY[n(SO2)/n(AlO3)和结晶度。硅铝比测定方法为:分子筛等。在众多报道的合成方法中,有实用价按照中华人民共和国石油化工行业标准SHT0339值的是使用硅胶或水玻璃为硅源的水热合成法。—92计算NaY分子筛的晶胞常数,然后把晶胞常本工作以具有独特组成的硅铝凝胶为导向剂,在数代入经验公式计算NaY分子筛硅铝比。NaY分温和的工艺条件下制备了NaY分子筛子筛结晶度测定法参照中华人民共和国石油化工行1试验部分业标准SHT0340925用氮气静态吸附法测定分子筛比表面积,仪器型号为ASAP2010。用扫描电11原料镜观察NaY分子筛的形貌与粒径,所用仪器为工业NaY分子筛,兰州石化炼油厂生产;偏硅酸钠,分析纯,国药集团化学试剂有限公司的产品;收稿日期206-07-19:修改稿日期2006-10-18。铝酸钠,化学纯,北京化学试剂公司的产品;氢氧基金项目国家973计划(204c294)和中国石油天然气股份有限公司科技开发项化钠,分析纯,北京世纪红星化工有限责任公司的第一作者简介蔡连国(978-),男,硕土研究生。联系人邵磊,产品“TH中国煤化工ueouCNMHG1416·化工进2006年第25卷Cambridge Instruments E5431构导向作用都会减弱。因此可以确定合成NaY分1.3实验步骤子筛的适宜陈化时间为24hNaY分子筛按照图1所示的工艺进行制备。向剂配制混合晶化NaY分子筛母液配制图1NaY分子筛制备工艺流程图1.3.1导向剂的配制将偏硅酸钠配制成质量浓度为20%的溶液,然0.2后与预先配制好的铝酸钠和氢氧化钠的混合溶液强图2不同陈化时间所得产物的XRD谱图烈混合10min,混合完毕,在室温下陈化一定时间得到硅铝凝胶导向剂。导向剂的典型组成为:22晶化时间对NaY分子筛结晶度的影响95Na2O·Al2O3·10SiO2·720H2O在导向剂组成为95Na2O·A2O3·10SiO2·7201.3.2母液的配制H2O、母液组成为25Na2O·Al2O34SiO2·240H2O、将偏硅酸钠配制成质量浓度为30%的溶液,与陈化时间为24h的条件下,考察了晶化时间对NaY预先配制好的铝酸钠和氢氧化钠的溶液在烧杯中混分子筛结晶度的影响,结果如图3所示。合10min,得到反应液母液。母液的典型组成为2.5Na2O·Al2O3·4SiO2·240H2O。1.3.3导向剂和母液的混合与晶化将母液与陈化后的导向剂置于塑料容器中,混合液典型组成:6Na2O·Al2O3·7SO2·480H2O。赵唱识要将混合液强烈混合20min,然后在室温下陈化24h,48%陈化完毕在100℃下晶化若干小时得产品混合液1.3.4晶化产物的洗涤与焙烧将得到的产品混合液迅速用去离子水洗涤至晶化时间hpH<9,然后放入烘箱在100℃烘干,烘干后的产图3NaY分子筛结晶度随晶化时间的变化物置于马弗炉中在350℃焙烧3h,得NaY分子筛产品。从图3可见,随着晶化时间延长,NaY分子筛2结果与讨论的结晶度逐渐增加,晶化时间为20h,结晶度为90%,用BET法测得其比表面积为703m2/g,用2.1导向剂陈化时间对分子筛质量的影响ⅩRD法计算其硅铝比为3.28。但是晶化时间超过在导向剂组成为95Na2O·A1O3·10SO2·72020h后分子筛的结晶度变小。分析原因是晶化时间H2O、母液组成为2.5Na2O·AO34SiO2·240HO、过长,Y型分子筛向P型分子筛转化,在转化期间晶化时间为20h条件下,考察了导向剂的陈化时间分子筛经历了一个无定形阶段对分子筛质量的影响。陈化时间为12h、24h、48h2.3晶化时间对分子筛形貌和晶型的影响时所得产物的XRD谱图如图2所示。在导向剂组成为95Na2O·Al2O3·10SiO2·从图2可以发现陈化时间12h的NaY分子筛720H2O、母液组成为25Na2O"Al2O34SiO2·240结晶度比较低;陈化24h后NaY分子筛的XRD谱H2O、陈化时间为24h的条件下,考察了晶化时间图较好,峰强度相对较高;陈化48h后NaY分子对分子筛晶型的影响。晶化20h,30h,40h所得的XRD谱图与陈化12h的相似,结晶度均不理想。分子筛的SEM照片和XRD谱图,分别见图4、图这是因为导向剂陈化时间过短或过长,导向剂的结5和图6H中国煤化工CNMHG第12期蔡连国等:NaY分子筛合成工艺·1417·01020304050607080(a)SEM图片(b)XRD图图4晶化20h所形成的NaY分子筛01020304026(°)(a)SEM图片(b)XRD图图5晶化30h所形成的NaY分子筛01020304050607080426(°)(a)SEM图片b)XRD图谱图6晶化40h所形成的NaY分子筛从图4~图6的SEM图可以看出,随着晶化时间的延长,分子筛的形貌有变杂乱的趋势,但总体3结论上变化不大;而从样品的XRD谱图上可以发现,以具有独特组成的硅铝凝胶为导向剂,在温和在晶化时间为20h和30h,所得产物为NaY分子的工艺条件下制备了具有较高性能的NaY分子筛。筛。当晶化时间延长到40h后,所得产物的晶体结通过条件试验确定了合成NaY分子筛适宜的导向构已经发生了明显变化。据文献报道此时NaY分剂陈化时间为24h,适宜的晶化时间为20h。所制子筛向NaP分子筛转化。因此确定合成NaY分子得的NaY分子筛的粒径在2pm左右,结晶度为筛适宜的晶化时间为20h, tH中国煤化工m/gCNMHG1418·化工进2006年第25卷[4]中国科学院大连化学物理研究所分子筛组編著.沸石分子筛[M]北参考文献京:科学出版社,19781]徐如人,庞文琴,等.分子筛与多孔材料化学[M.北京:科学出版15]沈春玉,储刚,刘发起X射线衍射法测定分子筛硅铝比与结晶度社,2004:15-16J.抚顺石油学院学报,2002,22(4):34-37[2]程志林,晁自胜,万惠霖.微波诱导快速合成纳米NaY分子筛[6 Alexis T Bell. NMR applied to zeolite synthesis[J]. Colloids and SurfacesA: Physicochemical and Engineering Aspects, 1999, 158: 221-234物理化学学报,2003,19(6):487-491[]程志林,林海强,晁自胜,等.预吸附微波合成纳米№aY沸石晶种[3] Slangen P M, Jansen J C, van Bekkum H Induction heating: A novel制备NaY型分子筛膜门高等学校化学学报,2003,24(10):1857zeolite synthesis[J]. Zeolites, 1997, 181861.编辑王改云)《化工学报》206年第57卷第12期目次热力学表面活性剂在瓦斯水合物生成过程中的热力学作用表面与界面工程过硫酸钠和过硫酸钾的热稳定性分析共价接枝蛋白分子改善聚苯乙烯生物填料表面性能用NRTL方程关联和预测离子液体醇-水体系的液液生物化学工程、制药、食品和天然产物加工相平衡产1,3-丙二醇新型重组大肠杆菌JM09( pHsh-dhab-yhD)种计算分子筛标准 Gibbs生成自由能的新方法的构建及其转化甘油新型广义相关指数与有机化合物沸点相关性研究扁桃酸的酶促光学拆分微胶囊固定化克雷伯杆菌生产1,3-丙二醇传递现象不同蒸气压力下 Marangoni凝结换热特性Lactobacillus diolivorans二醇脱水酶的分离纯化与酶学性质中空纤维管随机分布时透析器内的管外传质能源和环境工程两种盐溶液除湿器的建模与对比高浓度尿素废水冷冻浓缩极限多相流新河烟煤地下气化模型湍流分散体系中液滴破碎频率模型的黏性修正钙基CO2吸收剂的循环特性氯化法钛白氧化反应器气体错流混合水溶液中新生态MnO2对苯酚的吸附作用油井伞集流油气水三相流流动参数的软测量方法臭氧/超声联合降解水中对氨基苯酚的动力学气固搅拌流化床压力脉动的小波分析好氧-厌氧耦合法处理番茄酱加工有机废生物通风过程中单井轴对称受污染区域流场的数值模燃煤细灰的形成及微观形态特征拟材料科学与工程催化、动力学与反应器细乳液聚合制备有机硅/丙烯酸酯乳液及其性能活性炭负载AlCl3固体酸催化甲基氯硅烷再分配反应性能甲基丙烯酸-3-三甲氧基硅丙酯的水解-缩合反应速率常与结构研究数搅拌床中甲基氯化铝法甲基三氯硅烷转化反应原位聚合制备三聚氰胺脲醛树脂石蜡微胶囊及性能催化燃烧中表面反应一气相反应间相互作用及其对均质冷高压分离器在HS环境下应力腐蚀开裂敏感性评估压燃发动机着火特性的影响聚氨酯改性不饱和聚酯的微观结构与性能季铵盐类荧光增白剂的合成及性能分离工程聚苯乙烯-丙烯腈/蒙脱土纳米复合材料的制备和结构φ50折流板脉冲萃取柱水力学性能以层柱黏土为载体固定辣根过氧化物酶纳米钛酸锶钡粉体制备及其对水中Cd2吸附行为同向双螺杆挤出机的停留时间分布及填充度高性能钯膜及其在氨分解制氢中的应用PE膜表面接枝间苯二酚过程系统工程现代化工技术机械密封环端面热变形的分析与BP网络预测汽油电化学催化氧化脱硫基于遗传规划的复杂精馏系统综合污染聚偏氟V凵中国煤化工先CNMHG