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纳米沸石的合成与应用

发布时间:2019-09-17     浏览次数:158

沸石分子筛由于具有比表面积大、水热稳定性高、微孔丰富均一、表面性质可调等性能,被广泛地用作催化剂、吸附剂、离子交换剂和新型功能材料。通常来说,工业领域内使用的沸石晶粒是几微米到十几微米不等,由于其孔道狭窄,因此呈现出巨大的扩散阻力,难以满足工业需求。而如果制成小晶粒的沸石能够具有较大的外比表面基与较高的晶内扩散速率,提高大分子的转化能力,因此依托于纳米工程,能够合称为一种多级有序结构的催化及功能材料,并且优化沸石晶化过程。

一般来说,纳米沸石是通过水热晶化法实现合成工艺的,通常分成两大类:

一类是以分立的胶体粒子形式分散于溶剂中;形成沸石溶胶;它们主要在较低的晶化温度下合成;

另一类则以纳米沸石的聚集体形式存在;其晶化温度相对较高。由于纳米粒子表面的荷电性质,使得粒子之间互相排斥,使之稳定存在。另一方面,由于纳米粒子具有很大的表面能,在一定条件下使得粒子之间又具有很大的自聚集趋势。当粒子间的排斥力大于吸引力时,纳米粒子可以以稳定的溶胶形式存在,反之则比较容易发生聚沉或絮凝。

沸石纳米化后,由于外表面增大、表面能增高、孔道缩短、外露孔口增多以及外表面酸位数量增加,使其拥有了一系列特殊的优异性能,如今在工业领域中得到广泛的应用。由于其具有强烈的聚集特性,因此难以大规模的作为催化剂,通常将小晶粒的沸石催化剂促进石脑油、煤油的生产工艺中,促进其含量提高。在加氢裂化中,小晶粒沸石可使转化率提高25%以上。另外,在无机膜制备方面,纳米沸石由于孔径分布均匀,成膜性能好,因此加入到硅橡胶基质中,能够有助于醇水分离。再次,纳米沸石能够作为电流变液材料中的固体分散剂,确保其含量在40%以上,提高其整体工艺性能。

总之,纳米沸石的合成技术已经广泛应用于各个工业领域中,但是其影响因素也较多,因此还需要再继续深入研究其合成工艺影响,考察多种参数的影响,优化其合成参数,从而为现代纳米沸石工业化生产夯实基础。

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