无模板剂法合成过渡金属修饰的ZSM-5及催化氧化苯甲醇
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摘要
不使用有机模板剂,在pH为1的水溶液中,用硝酸锰、硝酸铜、硫酸氧钒、硫酸钛等过渡金属盐和正硅酸四乙酯(TEOS)进行酸性共水解、碱性陈化24 h和180 °C水热晶化72 h,制得一系列过渡金属修饰的高结晶度的ZSM-5沸石(M-ZSM-5)。紫外漫反射证实:酸性水解时,金属离子和TEOS共同水解生成四配位结构M-O-Si键,金属原子成功进入到沸石骨架。而常规方法需要较高的碱性环境,金属离子形成氢氧化物沉淀,不能进入沸石骨架。不经过550 °C的高温焙烧,避免了沸石表面金属原子的氧化,降低了M-ZSM-5的制备成本。硅和铝的比例、金属的掺杂量、晶化温度和晶化时间明显影响ZSM-5沸石的晶化过程。V-ZSM-5和30%的过氧化氢分别作为催化剂和氧化剂,不使用有机溶剂,催化氧化苯甲醇,在80 °C反应6 h,苯甲醇的转化率48%,选择性96%。
Without organic template,a series of Mn~(2+)、 Cu~(2+)、 VO~(2+)、 Ti~(4+) was incorporated into framework of ZSM-5 by using three procedure including the co-hydrolysis of TEOS and metal salts in aqueous acid solution(pH=1),aging at 20 ℃ and crystallizing in autoclave at 180 ℃ for 72 h.The formation of metal-O-Si bond in the acid co-hydrolysis was demonstrated by Uv-vis.Neither needing organic template nor calcination at high temperature,the surface metal atom of M-ZSM-5 avoided oxidation to its higher chemical valence.The molar ratio of Si/Al,the content of metal,crystalline temperature and time obviously effect on the morphology and the relative crystalline of M-ZSM-5.Applied in the catalytic oxidation of benzyl alcohol at 80 ℃ for 6 h,V-ZSM-5 showed the best catalytic performance with 48%benzyl alcohol conversion and 96%selectivity of benzaldehyde.
引文
[1]Gu,J.;Zhang M J.;Wu Y J.;Wang,J.J.Mater.Chem.A,2013,(1):2453-2460.

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