陳平娥，劉洪濤

(1.北京化工大學理學院現(xiàn)代催化研究所，北京 100029；2.山西大同大學化學與化工學院，山西大同 037009）

合成與表征新型介-微孔Y型分子篩Meso-NaY

陳平娥1，2，劉洪濤1*

(1.北京化工大學理學院現(xiàn)代催化研究所，北京 100029；2.山西大同大學化學與化工學院，山西大同 037009）

應用新型模板劑炭黑對Y型分子篩進行組裝合成具有介孔孔道的Y型分子篩.通過XRD、FT-IR結(jié)果表明，炭黑的加入降低了Y型分子篩結(jié)晶度.通過BET表征材料具有介孔孔道 (3.8 nm)，Meso-NaY的總比表面積和孔容分別為736m2/g和0.373 cm3/g.材料中介孔所占的比例很少，還不能達到長程有序，如何在Y型分子篩中引進長程有序的介孔材料將是今后研究的方向.

Y型分子篩 介-微孔Y型分子篩 炭黑硬模板劑 表征

Y型分子篩是現(xiàn)代催化裂化工藝中的主要催化材料.但Y型分子篩的主孔道由十二元環(huán)構(gòu)成，直徑大約為0.74 nm，重油大分子的裂化受到了限制.科學家就合成大孔徑的分子篩做了大量工作[1-4].作為產(chǎn)生大孔的一種方法，研究者[5-7]以炭黑作為模板劑，采用“包埋”的機理，在ZSM-5分子篩、A沸石、β沸石、X沸石、L沸石的合成過程中加入一定量的炭黑，煅燒炭黑后留下介孔孔道，合成不同形貌的具有介孔孔道的分子篩.Kim等[9]利用膠體碳作模板劑，合成具有介孔孔道的ZSM-5，通過控制膠體碳的粒徑 (12，22，45，85 nm)，合成孔徑大小不一的介孔ZSM-5分子篩，比表面積為16～127 m2/g，孔容0.05～0.19 cm3/g.Tao等[10]利用碳氣凝膠為模板劑合成具有介孔孔道的Y型分子篩，孔結(jié)構(gòu)表征其比表面積為581m2/g，孔容為1.37 cm3/g.

本文用炭黑硬模板和Y型分子篩兩種技術(shù)合成具有介孔孔道的Y型分子篩，并對材料進行了較系統(tǒng)的表征。

1 實驗部分

1.1 介微孔材料的制備

導向劑的制備：將10.85 g氫氧化鈉、45.02 g水玻璃 (模數(shù)為2.7)、2.13 g偏鋁酸鈉、85mL去離子水混合均勻，在32℃老化24～48 h.

Y型分子篩的合成：將72.13 g水玻璃、8.00 g氫氧化鈉、0.97 g偏鋁酸鈉、21.88 g十八水硫酸鋁、85mL去離子水以及15.83 g由1.1制備的導向劑按一定順序混合均勻并強力攪拌1 h以上.

介微孔Y型分子篩的合成：在步驟2中加入一定量的炭黑，強力攪拌1 h以上后，將凝膠裝入不銹鋼反應釜中于110℃晶化24 h以上后經(jīng)過洗滌、抽濾，放入80℃烘箱干燥得到樣品，樣品研磨后，在550℃焙燒10 h以脫除模板劑，即得到具有介孔孔道的Y型分子篩.

1.2 樣品的表征

XRD表征：采用日本理學Rigaku D/Max 2500型X射線衍射儀測定樣品的物相.管壓為40 mV，管電流50mA，Cu靶，掃描范圍0.5°～8°.

SEM表征：采用Hitachis-4700掃描電子顯微鏡觀測樣品外在形貌.

FT-IR表征：采用日本島津儀器公司的傅立葉變換紅外光譜儀 (IR prestige-21，F(xiàn)ourier Transform Infared Spectrophotometer，Shimadzu，Japan)進行分析，掃描范圍為4 000～400 cm-1，儀器分辨率0.35 cm-1，性噪比為30 000：1.

N2等溫吸附-脫附曲線分析：采用美國Quantachrome儀器公司的Autosorb-6 B全自動物理吸附儀進行分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD

圖1為Meso-NaY和NaY廣角范圍的XRD譜圖，Meso-NaY廣角范圍的XRD譜圖和Y型分子篩的XRD譜圖一致，說明所合成的分子篩主體是Y型分子篩，炭黑的加入使得NaY結(jié)晶度有所降低.

圖1 Meso-NaY(a)和NaY(b)的XRD

2.2 FT-IR

圖2是Meso-NaY(a)和NaY(b)的傅立葉變換紅外光譜 (FT-IR)，從圖可以看出其具有Y沸石相應的一些特征骨架振動峰：波數(shù)在788 cm-1、715 cm-1對應的是T-O(T＝Si或Al)四面體伸縮振動峰，578 cm-1對應的是Y型分子篩雙六元環(huán)的振動峰；454 cm-1對應的是T-O(T＝Si或Al)的彎曲振動峰，這與文獻記載的Y型分子篩的FT-IR圖譜一致[11].

圖2 Meso-NaY(a)和NaY(b)的IR譜圖

2.3 N2吸附-脫附等溫曲線分析和BJH孔徑分布曲線

圖3為Meso-NaY的N2吸附-脫附曲線，圖4為Meso-NaY的孔徑分布曲線圖.由圖可以看出，材料的氮氣吸附脫附曲線具有一個滯后環(huán)，其吸附類型接近第IV型，表現(xiàn)有介孔結(jié)構(gòu)存在，滯后環(huán)不是很陡峭，說明材料中介孔所占的比例很少，還不能達到長程有序.BJH表明介孔孔徑在3.8 nm附近，BET比表面積測定出Meso-NaY的比表面積為736m2/g，孔容為0.373 cm3/g.

圖3 Meso-NaY的N2吸附-脫附等溫曲線

圖4 Meso-NaY的孔徑分布曲線

2.4 掃描電鏡

圖5為Meso-NaY的SEM照片.由圖可知，Meso-NaY沸石分子篩的晶系屬立方晶系，顆粒是立方形的，與文獻報道Y型分子篩一致，說明合成的分子篩為Y型分子篩.其粒徑大小在1～5μm范圍內(nèi)，從圖可看出在晶粒的表面有20～2 000 nm的不同形狀的空隙存在，是介-微孔Y分子篩脫去模板劑后形成的.

圖5 Meso-NaY的SEM照片

3 結(jié)論

采用炭黑硬模板劑與Y型分子篩組裝合成具有介孔孔道(3.8 nm)的Y型分子篩，Meso-NaY的總比表面積和孔容分別為736 m2/g和0.373 cm3/g.材料中介孔所占的比例很少，還不能達到長程有序，如何在Y型分子篩中引進長程有序的介孔材料將是今后研究的方向.

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Synthesis and Characterization Meso-NaY-A New M eso-m icro-porousMaterials

CHEN Ping-er1，2，LIU Hong-Tao1
(1.Research Institute ofModern Catalysis，F(xiàn)aculty of Science，Beijing University of Chemical Technology，Beijing，100029；2.School of Chemistry and Chemical Engineering，ShanxiDatong University，Datong Shanxi，037009)

Zeolite Y ofmesoporous channels have been synthesized using novelmesoporous carbon black as template under alkaline conditions.The results of XRD、FT-IR showed that the crystalation of thematerials decreased with the increasing of the carbon black；The results of BET suggested that the composites had mesoporous structure(3.8 nm).The proportion ofmesoporous is very few，can notachieve long-range order.How can introduct the long-range ordered mesoporousmaterials into the Y-zeolite will be future research directions.

Zeolite Y；meso-NaY；carbonblack template；characterized

0643

A

〔編輯 楊德兵〕

1674-0874(2010)02-0041-03

2009-11-05

國家自然科學基金[20606003]

陳平娥(1971-)，女，湖北天門人，碩士，講師，研究方向：現(xiàn)代催化技術(shù)；*劉洪濤，教授，博士，通信作者.