沸石分子筛合成与吸附性能研究

本研究为沸石分子筛的合成及氮氧吸附性能，属于材料化学研究领域。20世纪40年代，沸石分子筛的合成获得了真正的成功，由此引发了科研工作者的极大兴趣，沸石分子筛合成技术不断进步，研究方法不断完善，沸石分子筛合成工艺得到了突飞猛进的发展。科研工作者开发出了简单易得、成本低廉的天然黏土矿物作为沸石分子筛的合成原料，由此合成的沸石分子筛性能优异，此合成方法日渐成熟已经占据了主导地位。具有开放骨架结构的沸石分子筛一直吸引科研工作者的眼球，这不仅因为这类化合物具有复杂的结构，更重要的是他们具备吸附、分离、离子交换和催化等特殊性能。沸石分子筛作为一类性能优异的吸附分离材料在氮氧吸附分离领域一直被广泛应用，沸石分子筛吸附剂的研发创新必然成为重中之重。目前在氮氧吸附分离领域基于LTA和FAU骨架结构的沸石分子筛研究相对较多，主要注意力集中在调变平衡阳离子来获得气体吸附性能较好的沸石分子筛吸附剂，其中有关锂离子、钙离子、银离子作为平衡阳离子沸石分子筛的气体吸附性能和吸附作用机理的研究较为成熟。
沸石分子筛的合成及氮氧吸附性能研究得到了科研工作者的广泛重视并取得了显著的成果。以天然黏土矿物为原料合成沸石分子筛具有重要的研究价值、应用价值及经济效益，以此为基础开展的沸石分子筛吸附剂研发工作关注相对较少，值得深入系统研究。以天然黏土矿物为原料开展的沸石分子筛合成研究不能单纯地停留在合成出具有理想结构沸石分子筛的层次，相图、结晶变化规律、相转变规律值得深入探讨，固相反应原料存在时沸石分子筛的结晶变化规律对水热法合成沸石分子筛更具有十分重要的指导意义。沸石分子筛吸附剂研发的关键所在为高效廉价沸石分子筛的筛选，气体吸附量和吸附选择性的提高，影响气体吸附能力的主要因素，吸附机理的探讨，新型高效易分离沸石分子筛吸附剂的开发。因此，以天然黏土矿物为原料研究沸石分子筛的结晶变化规律及相转变规律，沸石分子筛吸附剂的开发及吸附性能、吸附机理的探讨等都成为迫切需要解决的基础性理论问题。
本书共八章，介绍了以廉价的高岭土为原料，采用水热合成法研究了多种沸石分子筛的合成，讨论了不同类型沸石分子筛的结晶变化规律和相转变规律。对所合成的沸石分子筛进行平衡阳离子调变，制备了不同阳离子的氮氧吸附用沸石分子筛吸附剂。探讨了沸石分子筛的类型、平衡阳离子性质等因素对其氮氧吸附性能的重要影响。
在本书撰写过程中虽然查阅了大量的文献资料，但由于著者水平所限，难免会有不足之处，敬请读者批评指正，同时对本书中所引参考文献的作者表示感谢，对提供实验环境和测试平台的大连理工大学表示感谢。

吉林工商学院
商云帅

本书介绍了以廉价的高岭土为原料，利用水热合成法开展了沸石分子筛合成研究，借助于XRD分析了晶化反应条件对沸石分子筛结晶的影响，讨论了不同类型沸石分子筛的结晶变化规律和相转变规律；利用XRD、比表面积及孔隙率分析仪等测试技术对其晶相、比表面积、氮氧吸附量进行了系统测试表征；探讨了沸石分子筛的类型、平衡阳离子性质等因素对其氮氧吸附性能的重要影响。

第一章绪论001
第一节沸石分子筛及其吸附性能//002
一、沸石分子筛简介//002
二、吸附简介//006
三、沸石分子筛吸附机理//007
第二节沸石分子筛合成研究//008
一、沸石分子筛合成方法//008
二、以高岭土为原料合成沸石分子筛研究//013
第三节沸石分子筛气体吸附性能研究//019
一、吸附剂研究//019
二、沸石分子筛氮氧吸附性能研究//021
三、吸附研究方法//037
第四节选题意义及研究内容//039

第二章实验部分043
第一节实验试剂及设备仪器//044
一、实验试剂//044
二、实验设备//045
三、分析仪器//045
第二节表征及性能测试//046
一、X射线粉末衍射分析//046
二、傅立叶变换红外光谱分析//046
三、化学组成分析//046
四、扫描电镜分析//047
五、气体吸附等温线测定//047
六、比表面积测定//047
七、水静态饱和吸附量测定//047
八、阳离子定性检测分析//048

第三章以高岭土为原料未添加硅铝源沸石分子筛合成研究051
第一节引言//052
第二节结晶相图//053
一、NaX（1）沸石分子筛结晶相区//054
二、NaX（2）沸石分子筛结晶相区//057
三、NaP沸石分子筛结晶相区//065
四、SOD沸石分子筛结晶相区//067
第三节本章小结//070

第四章以高岭土为原料添加硅铝源沸石分子筛合成研究073
第一节引言//074
第二节添加铝源沸石分子筛合成研究//075
一、硅铝比对沸石分子筛结晶的影响//075
二、晶化温度对沸石分子筛结晶的影响//077
三、晶化时间对沸石分子筛结晶的影响//078
四、反应体系碱度对沸石分子筛结晶的影响//080
五、小结//081
第三节添加硅源沸石分子筛合成研究//081
第四节本章小结//085

第五章A型沸石分子筛氮氧吸附性能研究087
第一节引言//088
第二节碱(土)金属阳离子沸石分子筛//089
一、常用阳离子沸石分子筛//089
二、镁阳离子沸石分子筛//094
第三节过渡金属阳离子沸石分子筛//099
一、常用阳离子沸石分子筛//099
二、钴阳离子沸石分子筛//105
三、铈阳离子沸石分子筛//113
第四节本章小结//117

第六章X型沸石分子筛氮氧吸附性能研究121
第一节引言//122
第二节碱(土)金属阳离子沸石分子筛//123
一、制备//123
二、晶相分析//124
三、比表面积分析//125
四、氮氧吸附性能//126
五、小结//128
第三节过渡金属阳离子沸石分子筛//129
一、制备//129
二、晶相分析//130
三、比表面积分析//133
四、氮氧吸附性能//133
五、小结//136
第四节本章小结//137

第七章方沸石和丝光沸石分子筛氮氧吸附性能研究139
第一节引言//140
第二节方沸石分子筛//141
一、合成//141
二、氮氧吸附性能//141
第三节丝光沸石分子筛//143
一、制备//143
二、晶相分析//144
三、比表面积分析//145
四、氮氧吸附性能//146
第四节本章小结//149

第八章结论151

参考文献155