關於化學工程與工藝專業創新實驗

MCM-41分子篩是一種中孔分子篩催化材料,孔徑大小在1.5~10nm範圍,廣泛適用於具有較大分子尺寸的有機反應物之間的催化反應。 1 實驗內容

1.1 實驗藥品

十六烷基三甲基溴化銨,乙二胺,正硅酸乙酯,鹽酸。 磁力攪拌器,反應釜,乾燥箱,抽濾機。

1.3 製備步驟

(1)將1.767?g十六烷基三甲基溴化銨溶解於48.0?ml去離子水中,再加入0.583?g乙二胺,攪拌15?min;

(2)逐滴、緩慢加入8.524?g正硅酸乙酯,保持溫水浴(約35?℃至40?℃),繼續攪拌2?h;

(3)調節溶液pH,將試樣裝入反應釜,在110?℃下水熱反應48?h;

(4)將試樣抽濾洗滌至中性、乾燥8?h,最後在550攝氏度下煅燒6?h,得到MCM-41分子篩。

1.4 因素考察 (2)晶化時間:12?h、24?h、36?h、48?h、60?h。

1.5 對MCM-41分子篩的表徵

(1)X射線粉末衍射(XRD)譜圖分析:觀察X射線粉末衍射譜圖,標記特徵吸收峯,並歸納吸收峯和結晶度隨考察因素的變化規律,例如峯強、峯寬、峯位移。

(2)傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)分析:觀察紅外光譜圖,標記特徵吸收峯,並歸納吸收峯隨考察因素的變化規律。

(3)熱重-差熱(TG-DTA)曲線分析:觀察曲線,標記DTA曲線吸熱峯和放熱峯,和TG曲線上的轉折點。

2 表徵結果分析

(1)晶化時間的影響:老化時間越長,可提高MCM-41的孔道規整性;一定的.晶化時間是必要的。

(2)X射線粉末衍射(XRD)譜圖

分析:

圖1?X射線粉末衍射(XRD)譜圖

MCM一4l的XRD圖譜中,在小角區出現四個衍射峯:在2。C左右有一強衍射峯(100),在3~7。 非離子表面活性劑作模板劑時,XRD衍射峯中只出現一級衍射峯,說明孑L道排列的有序度較低。這是因爲非離子表面活性劑與硅酸鹽物種間通過氫鍵相互作用較弱,模板劑的誘導作用較弱所致。

CTAB與非離子表面活性劑複合體係爲模板劑時,因陽離子表面活性劑的存在會增強與無機物種間的作用,有助於孑L道排列有序度增加。

這樣通過調節兩類表面活性劑的比例及改變非離子表面活性劑的烴鏈鏈長,可合成有一定穩定性的材料

(3)傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)分析:FT—IR譜圖亦常用於MCM一41的表徵。測定在1O0。

C下製得的MCM一41的FT—IR譜圖,發現在骨架振動區(1500~400?cm)的振動峯譜與合成體系中未加模板劑(CTAB)時得到的硅膠的振動峯譜一致,即存在1081、966、804和467cm振動峯。

(4)熱重-差熱(TG-DTA)曲線分析:MCM-41中孔分子篩的熱穩定性較好,在840?℃時焙燒仍能保持較好的介孔結構。

結論表明:合成MCM-41中孔分子篩時。老化時間越長,可提高MCM-41的孔道規整性;一定的晶化時間是必要的。在合成MCM-41分子篩時,使用乙二胺的效果最好。