《全微波法快速节能合成Ln-4A沸石分子筛及表征课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全微波法快速节能合成Ln-4A沸石分子筛及表征课件（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全微波法快速节能合成Ln4A沸石分子筛及表征,作者：麦灏昕 指导老师：张迈生副教授,一、前言,由于三聚磷酸钠（STPP） 作为洗涤剂的助剂会引起严重的环境问题，现在公认4A沸石分子筛是良好的代替品。,（一）4A沸石合成的发展现状,常规合成步骤：1、高温活化（800850 ，2h）2、结晶阶段（90左右 ，6h）3、晶体导向剂（全合成法合成4A沸石 ） 优缺点：优点：结晶时间容易控制，外界条件波动影响不大；缺点：时间太长，耗能耗时，操作复杂。,（二）研究的目的意义,越来越多的研究表明，使用微波作为反应手段能大大加速化学反应速度，因此，在能源短缺的今天，用全微波法代替传统水热法合成4A沸石十分重要
2、,用全微波法更快速节能合成4A沸石 掺入稀土离子作为导向剂代替传统的导向剂 研究掺入稀土离子对结晶度和结晶速度的影响 研究掺入不同稀土离子对结晶度和结晶速度的影响,二、全微波法合成4A沸石分子筛,（一）原料,微波活化的高岭土 NaOH固体 无水Na2SO4固体 Gd(NO3)3固体 Ycl3固体 Ce（NO3）3固体,稀土离子的配比,用锥形瓶A按上述比例，改变稀土离子的用量，粗略合成，用XRD检测结晶度 由图可见，掺入Y3离子的物质的量在0.09mmol1.1mmol最合适,（二）合成步骤,4g活化高岭土 Na2SO4 蒸馏水 充分搅拌 0.1mmol稀土离子 NaOH 蒸馏水 充分搅拌 微波
3、加热 改变微波加热时间，研究不同的加热时间对结晶度的影响 掺入不同的稀土离子，研究稀土离子对结晶速度，结晶度的影响,三、性质表征,XRD IR SEM 钙离子交换能力,（一）XRD,本实验采用日本理学D/MAX-3B型X射线衍射仪测试样品得到微波作用不同时间的样品的X衍射峰，扫描角度为2540,1、4A沸石分子筛标准图谱,2、Y系列,固定用锥形瓶B，微波加热时间分别取60min，61min，62min，63min，65min。 不掺稀土重复上述实验，微波加热时间分别取62min，63min，65min XRD图谱结果如下：,Y系列XRD检测结果,掺入重稀土离子的结晶速度比不掺稀土的样品稍快 对
4、比掺重稀土和不掺稀土离子样品的最佳晶型，掺入稀土离子显著提高结晶度,3、Gd系列,固定用锥形瓶C，微波加热时间分别取40min，43min，46min，49min，53min。 不掺稀土重复上述实验，微波加热时间取46min 掺Y重复实验，微波加热时间取46min，51min，53min XRD图谱结果如下：,Gd系列XRD检测结果,掺Gd的样品结晶度比微波加热相同时间不掺稀土离子样品的结晶度好 掺Gd的样品结晶速度比掺Y样品的结晶速度快 掺Gd的样品的最佳结晶度和掺Y样品的最佳结晶度相当,4、Ce系列,固定用锥形瓶C，微波加热时间分别取25min，30min，33min，35min，40mi
5、n。 XRD图谱结果如下：,Ce系列XRD检测结果,结晶速度明显比Y系列和Gd系列快 最佳结晶度与两个系列相当 最佳结晶时间范围比两个系列宽,（二）IR检测,IR检测用Nicolet 5DX型红外光谱仪，KBr压片法。 4A沸石在1000300cm1处有四个特征峰，晶型越好，特征峰越明显 检测证明，样品B4，C3，C9，C13的特征峰比较明显,（三）SEM检测,SEM用Hitachi S520型扫描电子显微镜测定晶体形貌,SEM检测结果,4A沸石晶体形貌是立方体型，加热时间过短程絮状，加热时间过长程溶解状 不掺稀土离子的样品的晶型程不规则形状 4A沸石在结晶过程中出现球形过渡态（Ce系列）,（
6、四）钙离子交换能力,中华人民共和国行业标准-洗涤剂用4A沸石（QB1768-93） 与XRD结果比较，进一步验证XRD结论,（五）总结,四、结果讨论,微波合成能提高反应速度，高效节能 掺入稀土离子作为导向剂能促进反应进行，提高结晶度 掺入稀土离子以0.1mmol为宜 掺入的稀土离子随着原子系数减少，样品最佳结晶时间缩短，最佳结晶时间范围增加,反应方程,在不掺稀土离子时，反应方程如下： 2Al2O3SiO2+4NaOH+H2O 2Na2OAl2O32SiO2 4.5H2O 掺入稀土离子时，稀土离子发生如下反应： xLn2(SO4)3+yNa2SO4+zH2O xLn2(SO4)3yNa2SO4z
7、H2O （x,y,z通常是1，1，2或1，1，4） 复盐xLn2(SO4)3yNa2SO4zH2O不溶于过量的Na2SO4，但在NaOH作用下则会转化为氢氧化物。 Ln2(SO4)3Na2SO4+6NaOH 2Ln(OH)3 +4Na2SO4,五、结论,本实验首次在微波场作用下合成了Ln（Ce3、Gd3、Y3）4A沸石。 本实验证明了全微波合成比常规水热法快速节能 本实验证明了掺入稀土离子能提高反应速度，提高结晶度,五、结论,本实验提出掺入轻、中、重稀土离子对结晶情况的影响：结晶速度随着稀土离子原子系数的减少而增加，最佳结晶时间范围随着稀土离子原子系数减少而增加 本实验发现了微波场中在不同锥形瓶中结晶时间不同发现了在不同锥形瓶中结晶时间不同。,计划把本论文改写成三篇文章，分别投到无机化学学报、光谱与光谱分析、物理化学学报三处。,致谢,本文得到2003年中山大学化学与化学工程学院创新化学实验研究基金项目的支持，特此致谢！ 感谢张迈生教授，感谢同实验室的全体同学和老师，祝你们身体健康，工作顺利，生活愉快！,
