mcm-分子筛模板剂脱除研究进展

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1、MCM-41分子筛模板剂脱除研究进展MCM-41分子筛模板剂脱除研究进展MCM-41分子筛模板剂脱除研究进展MCM-41分子筛模板剂脱除研究进展MCM-41分子筛模板剂脱除研究进展MCM-41分子筛模板剂脱除研究进展MCM-41分子筛模板剂脱除研究进展MCM-41分子筛模板剂脱除研究进展化学与物互程2008,VoI.25No.10Chemistry&BioengineeringMCM一41分子筛模板剂脱除研究进展刘永梅,.,秦英月,赵彦生,窦涛.(1.太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西太原030024;2.太原理工大学精细化工研究所,山西太原030

2、024)综逋毫论口摘要:MCM-4i分子筛具有较高比表面积和均一规整的孔道结构,脱除MCM-41的模板剂是影响其应用的关键因素之一.对MCM41分子筛模板剂的脱除方式和脱除机理的研究进展进行了综述,着重分析了脱除方式对分子筛结构,酸性,稳定性和比表面积等性质的影响.关键词:MCM一41;模板剂;脱除;结构;机理中图分类号:TB383TE624.99文献标识码:A文章编号:1672—5425(2008)1O一()O01--042O世纪9O年代初期,Beck等_1]和Kresge等口突破性地采用季铵盐类超分子表面活性剂作为多孔硅酸盐的模板剂,成功合成了孔径在1.6～10nm间可调

3、控的M41s中孑L分子筛,MCM一41分子筛是其中的典型代表.MCM一41的出现是分子筛发展的一个飞跃,其独特的分子结构及性能引起了分子筛及催化学界的广泛关注.MCM一41分子筛具有以下显着特点_3]:(1)孑L结构均匀,规则,孔径为1.5～10nm,且可通过选择合适的表面活性剂,辅助导向剂及反应参数来调控孑L径;(2)热稳定性高;(3)酸强度中等;(4)BET比表面积和孔体积极高;(5)以MCM一41分子筛为载体的催化剂具有较高的催化活性.MCM一41中孔分子筛既可作为催化剂载体,又可用作催化剂,广泛应用于吸附,分离,传感与纳米功能材料等领域,特别在重质油加工和有大分子参加

4、的有机化学反应中具有广阔的应用前景.MCM一41中孔分子筛在合成过程后期有一个重要的步骤,即合成过程中引入的模板剂的脱除,在去除模板剂的过程中,介孑L材料的孑L道结构易遭到破坏,从而使分子筛的催化性能受到影响.因此,如何脱除模板剂又不破坏分子筛的结构成为一个迫切需要解决的问题.作者在此对MCM一41分子筛模板剂的脱除方式和脱除机理的研究进展进行了综述,着重分析了脱除方式对分子筛结构,酸性,稳定性和比表面积等性质的影响.1MCM一41模板剂的脱除方式在MCM一41分子筛用作催化剂之前,大部分的模板剂必须脱除,空出其中的孔道以实现其催化性能.根据文献报道,现有的模板剂脱除方式有:

5、直接焙烧法,两步焙烧法嘲,N.保护焙烧法,溶剂萃取法_6],温和氧化法[8,真空阳电子湮灭法l1卜¨].2脱除方式对MCM-41性质的影响2.1脱除方式对MCM-41分子筛结构的影响直接焙烧法简单易操作,在温度约为547℃,持续通入O.并保持12h的条件下,模板剂能够完全被去除_1.但这种方法对分子筛结构有不同程度的破坏,容易造成分子筛骨架硅的脱除[1”],尤其是对于含铝和过渡金属的MCM一41,持续高温容易造成脱铝或者脱金属作用口.高雄厚等[5]通过XRD分析显示,焙烧后MCM一41的衍射峰强度只增强了36,这说明在空气中直接焙烧时,模板剂与空气中的氧发生化学反应,氧化生成

6、的水分在高温下夺取分子筛骨架铝使其局部结构遭到了破坏.红外光谱显示,分子筛的反对称伸缩振动峰的位置向高波数方向移动,表明模板剂的脱除过程中发生了脱铝现象口.Zaleski等口认为焙烧几乎能够去除100的模板剂,但体系中也有很多晶格结构发生坍塌.He等用两步焙烧法脱除分子筛模板剂,XRD分析显示,经过两步焙烧法处理的MCM-41衍射峰强度远远大于直接焙烧法,说明两步焙烧法对MCM一41基金项目:国家自然科学基金资助项目(50573053),山西省青年基金资助项目(20051007)收稿日期:2.08一O6—24作者简介:刘永梅(1973一),女,山西太原人,讲师,研究方向:分子

7、筛合成及应用.E-mail:liuyongmei@tyut.edu.cn.目的长程有序结构比较有利.与直接焙烧法相比,两步焙烧法可以减少si—OH的缩合或者骨架铝的脱除.N保护焙烧后MCM一41的XRD衍射峰强度增加56,说明在N气氛下模板剂只发生热解反应.虽然大部分裂解产物随N气氛的吹扫而离开样品,但还残存一部分积炭,在空气中继续焙烧,即可得到纯净的MCM一41,由于N.保护焙烧抑制了产物中水的生成,避免了水蒸气与MCM-41分子筛中铝的水解反应,因而分子筛能保留较高的结构完整性.大部分MCM一41模