沸石分子筛复合材料的合成与表征

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本文致力于对分子筛外延生长到特定载体上的复合材料的合成与表征。主要工作包括:利用扫描电子显微镜技术对以金属网为载体合成的X型分子筛膜的形貌进行了监测和考察;使用多种制样技术和表征手段对X型分子筛核上长分子筛A的核壳复合材料进行结构表征和性能测定。分子筛膜在合成过程中受到多种不同因素的影响,包括反应物的量(硅源、铝源、碱)、反应物的浓度、晶化时间和温度。本文通过使用扫描电子显微镜,对不同反应条件下合成出的分子筛膜进行观测,尝试通过观测分子筛形貌来优化分子筛膜合适的合成条件。最后,通过分析和对比不同类型分子筛膜合成结果,给出了合成分子筛膜的几点建议。一种分子筛外延生长到另一种分子筛表面,从最开始随机伴随分子筛合成而生,到后来作为研究分子筛定向生长的途径,最后到现在兴起的核壳复合分子筛材料的合成,经历了多个阶段的变化。1.本文通过聚焦离子束切割技术制样,透射电子显微镜技术及其他多种表征手段,对X/A核壳材料的结构做了详细的表征和模型推断,证明了二者之间的生长不是随机而是定向外延生长。对于这种生长是否是外延定向的研究,有利于理解已存在晶格对分子筛合成的影响,对于其他复合分子筛材料的合成,如分子筛膜,具有参考意义。2.对于X/A核壳材料气体吸附性质的测定,利用了核X分子筛的低骨架密度和壳A分子筛的高二氧化碳选择性,基于二者生长为定向外延,使得两种分子筛结构上的定向互生,达到了二者性能上的结合,验证得到了X/A核壳材料是目前最理想的吸附、储存二氧化碳的分子筛材料。
摘要第4-10页
第1章 沸石分子筛材料概述第10-34页
    1.1 沸石分子筛第10-11页
    1.2 分子筛的研究方向第11-22页
        1.2.1 分子筛膜第13-19页
            1.2.1.1 分子筛膜的生长第14页
            1.2.1.2 分子筛膜的合成第14-18页
            1.2.1.3 分子筛膜的应用第18-19页
        1.2.2 分子筛核壳复合材料第19-21页
        1.2.3 本文中涉及的分子筛类型第21-22页
    1.3 本文中所用表征手段第22-26页
        1.3.1 制样技术第23-24页
            1.3.1.1 截面抛光仪第23页
            1.3.1.2 聚焦离子束第23-24页
        1.3.2 扫描电子显微镜第24页
        1.3.3 透射电子显微镜第24页
        1.3.4 粉末 X 射线衍射第24页
        1.3.5 单晶 X 射线衍射第24-25页
        1.3.6 气体吸附第25页
        1.3.7 气体分离装置第25-26页
    1.4 本论文的主要研究内容第26-27页
    参考文献第27-34页
第2章 X 型分子筛膜的合成与表征第34-53页
    2.1 实验部分第35-37页
        2.1.1 试剂第35页
        2.1.2 实验过程第35-37页
            2.1.2.1 金属网载体的处理第36页
            2.1.2.2 晶种膜的制备第36-37页
            2.1.2.3 膜的制备第37页
    2.2 结果与讨论第37-48页
        2.2.1 反应溶液浓度对 X 型分子筛膜合成的影响第37-39页
        2.2.2 反应溶液碱度对 X 型分子筛膜合成的影响第39-41页
        2.2.3 反应溶液硅铝比对 X 型分子筛膜合成的影响第41-43页
        2.2.4 反应时间对 X 型分子筛膜合成的影响第43-45页
        2.2.5 最佳条件下 X 型分子筛膜的合成第45-47页
        2.2.6 气体分离性质测试第47-48页
    2.3 结论第48-50页
    参考文献第50-53页
第3章 其他类型分子筛膜的制备及合成条件研究第53-65页
    3.1 实验第53-54页
        3.1.1 试剂第53页
        3.1.2 实验过程第53-54页
    3.2 ZK-5 膜的合成与表征第54-57页
        3.2.1 实验部分第54页
            3.2.1.1 ZK 5晶种粉末的合成第54页
            3.2.1.2 膜的制备第54页
        3.2.2 结果与讨论第54-57页
            3.2.2.1 ZK-5 晶种粉末第54-56页
            3.2.2.2 ZK 5 的膜第56-57页
    3.3 SOD 膜的合成与表征第57-62页
        3.3.1 实验部分第57页
            3.3.1.1 SOD 晶种粉末的合成第57页
            3.3.1.2 膜的制备第57页
        3.3.2 结果与讨论第57-62页
            3.3.2.1 SOD 晶种粉末第57-58页
            3.3.2.2 SOD 的膜第58-62页
    3.4 结论第62-63页
    参考文献第63-65页
第4章 大核 X/ A 核壳复合材料的合成与结构表征第65-91页
    4.1 核壳 X/ A 分子筛复合材料第65页
    4.2 实验部分第65-67页
        4.2.1 药品与试剂第65-66页
        4.2.2 X 型分子筛基底的合成第66页
        4.2.3 壳晶体 A 型分子筛的生长第66-67页
        4.2.4 表征第67页
    4.3 结果与讨论第67-87页
        4.3.1 X 型分子筛基底第67-72页
        4.3.2 X/ A 核壳复合材料第72-87页
            4.3.2.1 X /A 核壳复合材料生长的初期阶段第72-75页
            4.3.2.2 X /A 核壳复合材料 1 天以上的生长情况第75-78页
            4.3.2.3 A 、X 型分子筛之间的取向关系第78-85页
            4.3.2.4 分子筛 X/ A 界面处的原子结构第85-87页
    4.4 结论第87-89页
    参考文献第89-91页
第5章 小核 X/ A 分子筛复合材料的合成与性能测定第91-127页
    5.1 二氧化碳的分离和储存与小核 X/ A 分子筛核壳材料第91-93页
    5.2 实验部分第93-95页
        5.2.1 试剂和药品第93页
        5.2.2 X 型分子筛粉末的合成第93-94页
        5.2.3 壳上 A 型分子筛的生长第94页
        5.2.4 钾离子的离子交换第94-95页
        5.2.5 表征第95页
    5.3 结果与讨论第95-121页
        5.3.1 X 型分子筛基底第95-109页
            5.3.1.1 硅源为白炭黑的 X 型分子筛晶体第96-103页
            5.3.1.2 硅源为硅酸钠和白炭黑的 X 型分子筛晶体第103-107页
            5.3.1.3 硅源为水玻璃的 X 型分子筛晶体第107-109页
        5.3.2 X/ A 核壳复合材料第109-116页
            5.3.2.1 生长过程的 SEM 表征第109-112页
            5.3.2.2 粉末 XRD 表征样品组成和生长变化情况第112-115页
            5.3.2.3 TEM表征复合材料中X与A的取向关系第115-116页
        5.3.3 钾离子交换第116-118页
        5.3.4 气体吸附结果第118-121页
    5.4 结论第121-123页
    参考文献第123-127页
作者在学期间所取得的科研成果第127-129页
致谢第129-131页
中文摘要第131-134页
英文摘要第134-136页
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