Abstract
A series of ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolites with various compositions and morphologies were successfully synthesized via an organic template-free hydrothermal route and characterized by XRD, XRF, SEM, NMR and N2 adsorption/desorption technologies. The effects of raw materials and batch composition were investigated systematically. Various silicon sources can be employed in the organic templatefree synthesis of ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite, however only a few types of aluminum sources are available. This organic template-free system is favorable to the aluminum-rich zeolite. With the increase of initial SiO2/Al2O3 ratio, the ZSM-5 percentage in the ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite increases as well as the crystal size, and especially the morphology of ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite prepared from the colloidal silica–NaAlO2 solution system changes gradually from nano-rod aggregation, microspindle to single hexagon and then to twinned hexagon crystals. Moreover, Na+ and OH_ in the initial materials can promote the nucleation of the ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite significantly and are beneficial to the formation of crystals with relatively low length/width ratio, while K+ postpones the crystallization process seriously
چکیده
مجموعه ای از زئولیتهای کمک بلوری ZSM-5/ZSM-11 با ترکیب و مورفولوژی های مختلف با موفقیت از طریق روش بدون قالب هیدروترمال آلی سنتز و توسط تکنیکهای XRD، XRF، SEM، NMR و جذب/ واجذب N2 توصیف شده است. اثرات مواد خام و ترکیب دسته ای بطور سیستماتیک مورد بررسی قرار گرفت. منابع مختلف سیلیکون را میتوان در سنتز بدون قالب آلی زئولیت کمک بلوری ZSM-5/ZSM-11 به کار گرفت، با این حال فقط انواع کمی از منابع آلومینیوم در دسترس هستند. این سیستم بدون قالب آلی برای زئولیت غنی از آلومینیوم مساعد است. با افزایش نسبت SiO2/Al2O3 اولیه، درصد ZSM-5 در زئولیت کمک بلوری ZSM-5/ZSM-11 و همچنین اندازه بلور افزایش مییابد و بخصوص مورفولوژی زئولیت کمک بلوری ZSM-5/ZSM-11 تهیه شده از سیستم کلوئیدی Silica-NaAlO2 به تدریج از توده نانو میله، میکرو دوک نخ ریسی و به شش گوشه مجزا و سپس به شش گوش جفت بلور تغییر میکند. علاوه براین، Na+ و OH- در مواد اولیه میتواند هسته زایی زئولیت کمک بلوری ZSM-5/ZSM-11 را به طور قابل ملاحظه ای ارتقاء بخشد و به تشکیل بلورهای با نسبت طول به عرض نسبتا کم مفید است، در حالی که K+ فرایند تبلور را بسیار به تعویق میاندازد.
1-مقدمه
زئولیت ها مواد بلوری متخلخل با کاربردهای عملی گسترده هستند [1،2]. برای به دست آوردن زئولیت های بسیار متبلور، معمولا قالب های آلی خاص لازم است تا به عنوان هدایت ساختار و عامل تعادل بار مورد استفاده قرار گیرد [3]. با این حال، معایب آشکاری برای ساخت قالب موجود آلی، مانند هزینه نسبتا بالا و آلودگی محیط زیست وجود دارد [4-6]. برای حل این مشکلات، تلاش های بسیاری شده است، از جمله کاهش مقدار قالب، اتخاذ قالب های ارزان قیمت [7]، بازیافت واکنشگرهای نشده [8] و استفاده از روشهای بدون احتراق [4،9]. با این حال، بهترین راه برای غلبه بر این کاستی، توسعه روشهای جدید برای تهیه زئولیت در غیاب قالب آلی است...