Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils
A method has been proposed of the one-stage bitemplate synthesis of mesoporous zeolite containing materials on the basis of Ti-aerosil (Ti-MZ), also the kinetics is studied of their formation and texture features. The materials obtained have been characterized by methods of IR-spectroscopy (FTIR), X...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2007
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/218 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291323429748736 |
|---|---|
| author | Khomenko, K. N. Zhukov, G. I. Gornikov, Yu. I. Brey, V. V. |
| author_facet | Khomenko, K. N. Zhukov, G. I. Gornikov, Yu. I. Brey, V. V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "K. N. Khomenko",
"institution": "Інститут сорбції та проблем ендоекології Національної академії наук України"
},
{
"author": "G. I. Zhukov",
"institution": "Інститут сорбції та проблем ендоекології Національної академії наук України"
},
{
"author": "Yu. I. Gornikov",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "V. V. Brey",
"institution": "Інститут сорбції та проблем ендоекології Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Khomenko, K. N. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:40:57Z |
| description | A method has been proposed of the one-stage bitemplate synthesis of mesoporous zeolite containing materials on the basis of Ti-aerosil (Ti-MZ), also the kinetics is studied of their formation and texture features. The materials obtained have been characterized by methods of IR-spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and adsorption of nitrogen. Formation of the zeolite structures (till ~25%) is not accompanied with the destruction of mesophase structure and  happens in the mesopores walls. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:31:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
Химия, физика и технология поверхности. 2007. Вып 13. С.136-144
136
УДК 541.183: 541.182.8: 544.723
БИТЕМПЛАТНЫЙ СИНТЕЗ И СТРУКТУРНО-
АДСОРБЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
МЕЗОПОРИСТЫХ ЦЕОЛИТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ НА
ОСНОВЕ Al-АЭРОСИЛОВ
K.Н. Хоменко1, Г.И. Жуков1, Ю.И. Горников2, В.В. Брей1
1Институт сорбции и проблем эндоэкологии Национальной академии наук Украины
ул. Генерала Наумова 13, 03164 Киев-164
2Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины
ул. Генерала Наумова, 17, 03164 Киев-164
Предложен метод одностадийного битемплатного синтеза мезопористых цео-
литсодержащих материалов на основе Al-аэросилов, исследована кинетика их
образования и структурно-текстурные свойства. Полученные материалы охаракте-
ризованы методами ИК-спектроскопии, рентгенографии и адсорбции азота. Показано,
что образование цеолитных структур (до ~25%) не сопровождается разрушением
мезофазной структуры и происходит в стенках мезопор.
A method has been proposed of the one-stage bitemplate synthesis of mesoporous
zeolite containing materials on the basis of Ti-aerosil (Ti-MZ), also the kinetics is studied of
their formation and texture features. The materials obtained have been characterized by
methods of IR-spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and adsorption of nitrogen.
Formation of the zeolite structures (till ~25%) is not accompanied with the destruction of
mesophase structure and happens in the mesopores walls.
Введение
Упорядоченные мезопористые материалы (OMM – Ordered Mesoporous Material
или MMS – Mesoporous Molecular Sieves) с однородномезопористой матрицей (типа
МСМ-41, МСМ-48) могли бы успешно работать в каталитических процессах с участием
больших молекул, таких как крекинг высокомолекулярных фракций нефти, однако их
применение ограничивается недостаточной кислотностью и низкой гидротермальной
стабильностью [1]. Применение цеолитов в индустриальном катализе ограничивается
малым размером микропор (каналов) и вследствие этого медленной внутрикристалли-
ческой диффузией.
Возможность создания мезопористых материалов с цеолитоподобным порядком в
стенках мезопор (мезопористых цеолитов), которые могли бы объединить преимущества
обоих типов материалов, с использованием разных подходов была проверена в работах
[2 – 8]. В каждой из этих работ получали материалы с лучшей гидротермальной стабиль-
ностью и повышенной кислотностью по сравнению с высокоупорядоченными ММS типа
МСМ-41. Однако было показано, что образование цеолитной фазы в упорядоченных ме-
зопористых материалах сопровождается разрушением мезопористой структуры. В рабо-
те [8] на примере синтезов микро/мезопористых материалов с использованием в качест-
ве темплата для образования мезопористой структуры PLURONIC P показано, что обра-
зование упорядоченных мезопористых материалов с кристаллическими областями цео-
литной структуры в стенках мезопор возможно, если стенки мезопор имеют толщину
порядка 4 – 8 нм. Цель данной работы – изучение кинетики образования цеолитной фазы
137
в аморфной алюмосиликатной мезофазе в гидротермальных условиях битемплатного
одностадийного синтеза.
Экспериментальня часть
Образцы пористого Al-содержащего кремнезема (Al-MZ) синтезировались с ис-
пользованием в качестве источников SiO2 и Al2O3 Al-аэросилов (Хлорвинил, Калуш,
Украина) с массовой долей Al2O3 3,0 – 7,3 %. В качестве темплатов применяли бромид
цетилтриметиламмония (CTABr) (99,9%, Aldrich) для образования мезопористой матри-
цы и бромид тетрапропиламмония (ТPАBr) (> 99 %, Merck) для образования цеолитной
структуры. Соотношение компонентов в исходной реакционной смеси соответствовало
формуле (в молях):
SiO2 · x Al2O3 · 0,2 CTABr · 0,06 ТРАBr · 0,2 NaOH · 30 H2.
Рассчитанное количество темплатов ТPАBr и CTABr последовательно при перемешива-
нии растворялось в водном растворе NaOH. В полученный раствор добавлялся Al-аэро-
сил и смесь состаривалась при комнатной температуре в течение 48 ч. Синтез проводили
в статичных условиях при температуре 413 К и времени гидротермальной обработки
(ГТО) от 0 до 200 ч. Конечный продукт отфильтровывался, промывался дистиллирован-
ной водой, высушивался при 378 К и прокаливался при 853 К в течение 5 ч для удаления
темплата. Отжиг темплатов приводит к образованию пористой структуры. Как видно из
рис. 1, этот процесс происходит в три стадии. Пик на кривой DTG при 513 К связан с
разложением СТАВr. Пики выше 573 К с максимумами при 623 и 773 К связаны с разло-
жением и сгоранием ТPАBr и продуктов распада СТАВr. Отжиг темплатов оканчивается
при 833 К.
300 600 900 1200
Dm
, %
T, K
0
10
20
30
40
50
60
ТГ
ДТГ
Рис. 1. Дериватограмма образца Al-MZ (Si/Al = 20, ГТО = 24 ч).
Дифрактограммы исследуемых образцов регистрировали на дифрактометре
ДРОН-4-07 в излучении Cu Ka линии анода с Ni фильтром в отраженном пучке с геомет-
рией съемки по Брэггу-Брентано. Доступ к малоугловой области осуществлялся с
помощью дополнительно установленных коллимирующих щелей перед образцом и
счетчиком.
ИК-спектры отражения в области 1200 – 400 см-1 записывали на спектрофото-
метре Perkin-Elmer Spectrum One FT-IR Spectrometer.
Изотермы адсорбции азота были получены на приборе 2405 N Micromeritics по
стандартной процедуре после вакуумной обработки при 623 К. Эти изотермы исполь-
138
зовали для традиционного анализа. Они включают вычисление удельных поверхностей
БЭT (АБЭТ) в обычно используемой области P/P0 = 0,05…0,3 с предположением для поса-
дочной площадки азота в адсорбированном монослое ω = 0,162 нм2. Распределения раз-
меров пор рассчитаны методом BJH. Полные объемы порового пространства (Vs)
получены из адсорбционных значений при относительном давлениии P/P0 = 0,95 в
предположении плотности азота в адсорбированной стадии, равной 34,67 см3/моль, т.е.
нормальной плотности жидкого азота при той же температуре. Полученные в этой
работе изотермы и стандартная изотерма [9] были использованы для построения
сравнительных графиков, из которых по методу [10] были рассчитаны такие текстурные
характеристики, как общая удельная поверхность (А∑), удельная поверхность мезопор
(АМе), внешняя поверхность частиц мезофазы (Аext), объем мезопор (VMе), средний
диаметр мезопор (dMе) и объем микропор (Vmk).
Результаты и их обсуждение
С целью изучения кинетики формирования цеолитной структуры в мезопористой
матрице был синтезирован ряд образцов алюмокремнеземов при соотношении Si/Al = 20
и времени ГТО 9; 23; 31; 72; 96; 119 и 143 ч.
Алюмосиликатные MMS по составу подобны цеолитам, но имеют разупорядочен-
ную (аморфную) структуру стенок. Условия синтеза Al-MMS и цеолитов принципиально
отличаются лишь структурообразующими агентами (темплатами). При использовании в
качестве темплатов катионов алкилтриметиламмония CnH2n-1N+(CH3)3 со значениями
n ≤ 6 формируется цеолит ZSM-5 с характерной регулярной кристаллической структу-
рой, а при значениях n от 8 до 16 в тех же условиях вместо кристаллических фаз образу-
ются мезофазы, сохраняющие структуру неорганического каркаса после удаления тем-
плата. И MMS, и цеолиты силикатного состава формируются из растворимых форм
SiO2 – первичных структурных групп (ПСГ), образующихся при рН 8 – 11. Это преиму-
щественно анионные олигомеры – кольца 3R и 4R из 3 или 4 тетраэдров SiO2 (R – знак
кольца) и их сдвоенные формы D3R и D4R (D – знак сдвоенного кольца) с малым содер-
жанием мономеров и димеров [11]. Наиболее эффективное взаимодействие достигается
при участии ионогенных ПАВ (темплатов) (S+) и ионных форм неорганического матери-
ала (I–) за счет кулоновских сил, которые возникают между противоположно заряжен-
ными ионами S+ и I–. Именно по механизму S+I– происходит формирование наиболее
широко изученных силикатных ММS, сохраняющих стабильность при температурах до
973 К. Взаимодействие высокомолекулярных темплатов (S+) с кремний-кислородными
олигомерами (I–) приводит к быстрому формированию MMS с частично упорядоченной
мезофазной структурой уже при комнатной температуре. Гидротермальная обработка и
последующая термообработка способствует полимеризации и повышению упорядочен-
ности в области “дальнего порядка” (ориентации мезопор) при сохранении аморфной
структуры стенок [12].
Формированию кристаллической фазы цеолита предшествует относительно
долгий индукционный период. За время индукционного периода взаимодействие ПСГ с
темплатом приводит к образованию вторичных структурных групп (ВСГ), которые
являются элементами структуры синтезируемого цеолита. При концентрации ВСГ выше
некоторой критической начинается быстрая кристаллизация.
При битемплатном синтезе исходный гель формируется в присутствии структуро-
образующих реагентов как для образования мезофазы, так и для цеолита. Материалом
для образования цеолита служит уже хорошо сформировавшаяся мезофаза. Структурно-
адсорбционные свойства пористого материала в значительной степени определяются
параметрами мезофазной структуры, образовавшейся до начала кристаллизации цеолита,
и здесь очень важную роль играет толщина стенок. В силикатных МСМ-41 толщина
139
стенок обычно находится в пределах 0,8 – 1,0 нм и соответствует размеру 3 – 4 тетраэд-
ров SiO2. Образование цеолитной структуры в таком материале закономерно сопровож-
дается разрушением мезофазной структуры, потому что элементарная ячейка цеолита
(~2 нм для структур типа MFI) больше толщины стенок. В случае, если толщина стенок
в MMS соизмерима или больше элементарной ячейки цеолита, то на начальном этапе
кристаллизации формирование цеолитных нанодоменов происходит без разрушения
мезофазной, а после удаления темплата – мезопористой структуры. Как было показано
ранее [14], толщина стенок между мезопорами в алюмосиликатных MMS, полученных
из алюмоаэросилов ~2 нм.
Предварительное тестирование полученных материалов проводили методом ИК-
спектроскопии в области 1200 – 400 см-1, которая является традиционным методом
исследования структуры силикатов [13]. На рис. 2 показаны FTIR спектры отражения
мезопористого Al-MMS [14] и синтезированных битемплатным методом за разное время
образцов Al-MZ (Si/Al = 20). Критерием образования цеолитной фазы служит наличие
двух полос поглощения – в области 440 – 480 см-1 и 550 см-1. Первая полоса относится к
внутренним колебаниям алюминий- и кремний-кислородных тетраэдров, она есть и в
чистом кремнеземе и отвечает деформационным колебаниям Si–O–Si связи. Полоса
поглощения в области 550 см-1 относится к сдвоенным пятичленным кольцам тетраэдров
в структуре цеолитов и отсутствует в аморфных кремнеземах и алюмокремнеземах.
Появление полосы поглощения 550 см-1 после 9 ч гидротермальной обработки и уве-
личение ее интенсивности с увеличением времени ГТО свидетельствует об относи-
тельном увеличении количества кристаллической фазы.
400 600 800 1000 1200 1400
0
2 -
-
-1
46
0
55
0
5
4
3
2
1
О
тр
аж
ен
ие
, о
т.
ед
.
n, см-1
Рис. 2. FTIR спектры Al-MMS−1 и образцов Al-MZ (Si/Al=20) с разным временем ГТО:
2 − 9, 3 − 23, 4 − 96, 5 − 143 (ч).
Данные ИК-спектроскопии подтверждаются результатами рентгенографических
исследований. На рис. 3 показаны дифрактограммы отожженных образцов Al-MZ (время
ГТО 24 ч) с разным содержанием алюминия. Три максимума в области малых углов
(рис. 3, a) свидетельствуют об упорядоченном расположении мезопор с несовершенной
гексагональной упаковкой. Структурные параметры исследованных образцов приведены
в табл. 1. Увеличение содержания алюминия сопровождается незначительным увели-
чением степени кристалличности (К, %) и межплоскостных расстояний (d, Å). Дифрак-
тограммы в области больших углов, показанные на рис. 3, б, свидетельствуют о наличии
140
цеолитной структуры типа MFI. Образование цеолита в этих условиях не сопровождает-
ся разрушением мезопористой структуры.
2 4 6 8 100
5000
10000
15000
20000
25000
1
2I,
от
н.
е
д.
2 q , град
3
0 10 20 30 40 50 60
1000
2000
3000
4000
5000
I,
от
н.
е
д.
2 q, град
1
2
3
а б
Рис. 3. Дифрактограммы порошкообразных образцов Al-MZ c разным содержанием
Алюминия: 1 – 3 %; 2 – 4 %; 3 – 7,25 %. а – малые углы, б – большие углы.
На рис. 4 представлены дифрактограммы высушенных и отожженных образцов
пористого алюминийсодержащего кремнезема в зависимости от времени предваритель-
ной ГТО. Увеличение времени ГТО сопровождается снижением интенсивности мало-
угловых максимумов и уменьшением межплоскостных расстояний, как это показано на
рис. 4, а и в табл. 1. Периодичность мезопористой структуры нарушается при времени
ГТО больше 100 ч. Одновременно алюмокремнеземная матрица переходит из аморфного
состояния в частично кристаллическое, как это показано на рис. 4, б и в табл. 1. Степень
кристалличности рассчитывалась по отношению площади рентгенограммы под пиками,
относящимися к кристаллической фазе к общей площади. Она достигает величины 67 –
69 % и после 96 ч ГТО практически не меняется.
1 2 3 4 5 6 7 8 910
0
5000
10000
15000
20000
1234567
2q, град.
I,
от
н.
е
д.
10 20 30 40 50 60
0
2000
4000
6000
8000
10000
I,
от
н.
е
д.
2q, град.
1
2
3
4
5
6
7
б а б
Рис. 4. Дифрактограммы порошкообразных образцов Al-MZ с разным временем
ГТО (ч): 1 – 9, 2 – 23, 3 – 31, 4 – 72, 5 – 96, 6 – 119, 7 – 143.
Для расчета текстурных параметров из изотерм адсорбции и рентгенографи-
ческих данных использовался сравнительный метод [10], который является модифика-
цией t-метода и αS.-метода [15]. Параметры элементарной решетки идеальной гексаго-
141
нальной упаковки цилиндров (α0) представляли в виде суммы диаметра мезопоры (dM) и
толщины стенки мезофазы (hW): α0 = dMе + hW. Средний диаметр мезопор рассчитывали
по формуле: dMе = 4VMе/ АМе.
Таблица 1. Структурные параметры
образцов Al-MZ с разным
содержанием алюминия
Таблица 2. Структурные параметры образ-
цов Al-MZ с разным временем
ГТО
Al2O3,
%
2q,
град
d,
A
К,
%
Время,
ч.
2q,
град
d,
A
К,
%
3
2,38 37,12
27 9
2,03 43,52
4,34 20,36 3,98 22,20
6,26 14,12 6,18 14,30
4
2,18 40,52
25 23
2,2 40,16
26 4,16 21,25 4,18 21,14
6,18 14,30 6,25 14,14
7,25
2,12 41,67
29 31
2,22 39,79
33 4,12 21,45 4,18 21,14
6,12 14,44 6,3 14,03
72 2,3 38,41 58 4,4 20,08
96 2,3 38,41 68 4,34 20,36
119 - 69
143 - 67
На рис. 5 приведены изотермы адсорбции-десорбции азота для синтезированных
битемплатным методом прокаленных образцов Al-MZ после 9, 23, 31, 72 и 96 ч гидро-
термальной обработки и для сравнения синтезированного монотемплатным методом
мезопористого образца Al-MMC, а на рис. 6 распределение пор по размерам, рассчитан-
ное методом BJH из десорбционных ветвей изотерм азота для образцов Al-MZ(96) и
мезопористого Al-MMC. На рис. 7 показаны построенные на основе изотерм адсорбции
сравнительные графики для образцов Al-МZ(9) и Al-MZ(96), которые дают возможность
рассчитать объемы микропор и мезопор [10].
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
А
дс
ор
бц
ия
N
2,
см
3 /г
Относительное давление (P/P0)
3
2
1
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
А
дс
ор
бц
ия
N
2,
см
3 /г
Относительное давление (P/P0)
4
5
6
Рис. 5. Изотермы адсорбции-десорбции азота на Al-MMS−3 и образцах Al-MZ c
разным временем ГТО: 1 − 9, 2 − 23, 4 − 31, 5 − 72, 6 − 96 (ч).
142
0 5 10 15 20 25 30 35 40
10
20
30
40
50
dV
p/d
D
, о
тн
. е
д.
D, нм
2,84
а
0 5 10 15 20 25 30
4
8
12
16
dV
p/d
D
, о
тн
. е
д.
D, нм
2,74
3,89
5,61 12,16
б
Рис. 6. Распределение пор по методу BJH для образцов Al-MMS (a) и Al-MZ(96) (б).
В табл. 3 приведены результаты традиционного анализа адсорбционных данных
методами БЭТ и BJH: АБЭТ, VS, dср, dBJH. В табл. 4 приведены текстурные параметры
образцов, рассчитанные сравнительным методом с использованием стандартной изотер-
мы адсорбции азота [9] и, полученные из рентгеноструктурных данных, значения α0 и
толщины стенки между мезопорами (hW).
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
А
дс
ор
бц
ия
N
2, с
м
3 /г
Адсорбция N2, мм
3/м2
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
А
дс
ор
бц
ия
N
2, с
м3 /г
Адсорбция N2, мм3/м2
а б
Рис. 7. Сравнительные графики для экспериментальных изотерм: а – Al-МZ(9), б –
Al-MZ(96)
Таблица 3. Результаты традиционного анализа экспериментальных данных
Образец (ГТО, ч) АБЭТ,
м2/г
VS,
см3/г
def,
нм
dBJH,
нм
d100,
Ẳ.
Al-MMC(24) 887 1,023 4,616 2,92 43,78
Al-MZ(9) 843 0,897 4,83 3,04 43,52
Al-MZ(23) 841 0,99 4,71 3,05 40,16
Al-MZ(31) 861 1.008 4,68 3,05 39,79
Al-MZ(72) 648 0,670 4,14 2,76 38,41
Al-MZ(96) 531 0,523 3,94 2,74 38,41
Из табл. 4 следует, что по численным значениям текстурных параметров и по
характеру их зависимости от времени гидротермальной обработки изученные образцы
Al-MZ можно разделить на три группы. К первой относится образец Al-MZ(9), для кото-
143
рого наблюдаются относительно высокие значения VMe и dMe мезопор и hW. Время ГТО –
9 ч – очевидно недостаточно для упорядочения спонтанно образованной (первичной)
мезофазы за время старения исходного геля. Дефектность стенки (ее толщина) обуслов-
лена незавершенной конденсацией SiOH-групп между соседними кремний-кислородны-
ми тетраэдрами, которая требует их соответствующей взаимной ориентации. Увеличе-
ние времени ГТО должно способствовать оптимальной взаимной ориентации кремний-
кислородных тетраэдров и увеличению степени поликонденсации соседних SiOH-групп.
Следствием таких относительно медленных преобразований является уменьшение
толщины стенок между мезопорами.
Таблица 4. Анализ текстурных характеристик образцов Al-MMS и Al-MZ с
использованием сравнительных графиков
Образец
(ГТО, ч)
А∑,
м2/г
Aext,
м2/г
AMe,
м2/г
VMe,
см3/г
VMк,
см3/г
dMe,
нм α0, Ẳ hW, Ẳ
Al-MZ(9) 910 86 824 0,716 0 3,476 50,25 15,49
Al-MZ(23) 897 100 797 0,649 0 3,257 46,37 13,8
Al-MZ(31) 870 101 769 0,616 0 3,203 45,95 13,92
Al-MZ(72) 604 109 497 0,429 0,007 - 44,35 9,85
Al-MZ(96) 456 73 383 0,448 0,037 - 44,35 -
Ко второй группе относятся образцы Al-MZ(23) и Al-MZ(31), сохраняющие высо-
коорганизованную мезопористую структуру, имеющие признаки образования цеолитных
доменов по рентгенографическим характеристикам, но согласно адсорбционным данным
в них отсутствуют микропоры.
К третьей группе относятся образцы Al-MZ(72) и Al-MZ(96), для которых харак-
терно появление микропор. Это свидетельствует, с учетом рентгеноструктурных дан-
ных, об образовании отдельной высокоорганизованной цеолитной фазы типа MFI.
При переходе от второй группы к третьей и увеличении времени ГТО
уменьшается общая удельная поверхность, поверхность и объем мезопор. Этот процесс
проходит не монотонно, а сопровождается скачкообразным изменением этих параметров
при образовании отдельной цеолитной фазы типа MFI (табл. 4). Аналогичная картина
наблюдается и при анализе адсорбционных данных традиционным методом (табл. 3).
Эти результаты показывают, что одновременно с формированием цеолитной микропо-
ристой структуры проходит процесс разрушения стенок мезопор и образование пор
большего размера, чем и объясняется увеличение среднего диаметра пор.
Изучение процесса формирования пористой структуры алюмокремнезема, полу-
чаемого в условиях битемплатного синтеза позволило установить, что на начальном эта-
пе преобразования аморфной алюмокремнеземной матрицы в цеолитную наличие харак-
терных рефлексов в области больших и малых углов указывает на образование в мезопо-
ристой структуре кристаллических блоков, с размерами слишком маленькими для чет-
кого разделения рентгеновских максимумов. Сравнение дифрактограмм Al-MZ и цеоли-
та ZSM-5 приводит к выводу, что эти кристаллические области имеют MFI-структуру,
подтвержденную ИК-спектроскопическими исследованиями. Дифрактограммы в облас-
ти малых углов синтезированных при одинаковых условиях образцов Al-MMS и Al-MZ
свидетельствуют об образовании цеолитных структур (до ~25 %) которое не сопровож-
дается разрушением мезофазной структуры и происходит в стенках мезопор. Увеличе-
ние времени ГТО сопровождается формированием высококристаллической цеолитной
структуры в алюмокремнеземной матрице, ростом микропористости и разрушением
мезопористой структуры. Процесс образования цеолитной матрицы практически
144
оканчивается за 90 ч при степени кристалличности ~70 %, а полное разрушение мезопо-
ристой структуры в этих условиях происходит за ~100 ч ГТО.
Литература
1. Taguchi A., Schith, F. Ordered mesoporous materials in catalysis // Micropor. Mesopor.
Mater. – 2005. – V. 77. – P. 1 – 45.
2. Investigation of Synthesizing MCM-41/ZSM-5 Composites / L. Huang, W. Guo, P. Deng,
Z. Xue, Q. Li // Phys. Chem. B. – 2000. – V. 104, № 2. – P. 2817 – 2823.
3. Karlsson A., Stocker M., Schmidt R. Composites of micro- and mesoporous materials:
simultaneous syntheses of MFI/MCM-41 lice phases by a mixed template approach //
Micropor. Mesopor. Mater. – 1999. – V. 27, № 2. – P. 181 – 186.
4. On D.T., Kaliaguine S. Large Pore Meesoporous Materials with Semi-Crystalline Zeolitic
Frameworks // Angew. Chem. Int. Ed. – 2001. – V. 40, № 3. – P. 3248 – 3251.
5. Direct Observation of Nanorange Ordered Microporo-sity within Mesoporous Molecular
Sieves / J. Liu, X. Zhang, Y. Han, F.S. Xiao // Chem. Mater. – 2002. – V. 14, № 3. –
P. 2536 – 2542.
6. AlITQ-6 and TiITQ-6: Synthesis, Characteri-sation, and Catalytic Activity / A. Corma,
U. Diaz, M.E. Domine, V. Vornes // Angew. Chem. Int. Ed. – 2000. – V. 39, № 2. –
P. 1499 – 1501.
7. Kalliaguine S., On D.T. Mesoporous zeolitic material with microporous crystalline
mesopore walls / US Patent № 6 669 924, 2003.
8. Mesoporous silica with short-range MFI structure / S.P. Naik, A.S.T. Chiang,
R.W. Thompson, F.C. Huang, H.-M. Kao // Micropor. Mesopor. Mater. – 2003. – V. 60. –
P. 213 – 224.
9. Karnaukhov A.P., Fenelonov V.B., Gavrilоv V.Yu. Study of the effect of suface chemistry
and adsorbent texture on adsorption isotherms by comparative method // Pure Appl.
Chem. – 1989. – V. 61. № 11. – P. 1913 – 1920.
10. Fenelonov V.B., Romannikov V.N., Derevyankin Z.Yu. Mesopore size and surface area
calculations for hexagonal mesophases (types MCM-41, FSM-16, etc.) using low-angle
XRD and adsorption data // Micropor. Mesopor. Mater. – 1999. – V. 28, № 1. – P. 57 – 72.
11. Pelster S.A., SchraderW., Schuth F. Monitoring Temporal Evolution of Silicate Species
during Hydrolysis and Condensation of Silicates Losingmass Spectrometry // J. Amer.
Chem. Soc. – 2006. – V. 128. – P. 4310 – 4317.
12. Особенности формирования и гидротермальная стабильность ориентированных
мезопористых материалов (ОММ) – нового класса адсорбентов и катализаторов /
В.Б. Фенелонов, М.С. Мельгунов, Л.А. Соловьев, С.Д. Кирик // Х Межд. конф.
Теоретические проблемы химии поверхности, адсорбции и хроматографии. – М.,
2006. – С. 60 – 68.
13. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры силикатов. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1967. –
188 с.
14. Synthesis and characterization of mesoporous materials prepared on the basis of Al-aerosil
/ K.M. Khomenko, E.I. Oranskaya, G.I. Zhukov, R. Leboda, V.V. Brei // IX Ukrainian-
Polish Symp. Sadomierz-Golejow, Poland, 2005 Sept. 5-9
15. Gregg, S.J., Sing, K.S.W. Adsorption, Surface Area and Porosity. – L.: Acad. Press,
1982. – 226 p.
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-218 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:06:09Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/10/795e519f4dea19249b919803885d3810.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-2182018-11-27T09:40:57Z Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils Битемплатный синтез и структурно-адсорбционные характеристики мезопористых цеолитов, полученных на основе Al-аэросилов Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils Khomenko, K. N. Zhukov, G. I. Gornikov, Yu. I. Brey, V. V. A method has been proposed of the one-stage bitemplate synthesis of mesoporous zeolite containing materials on the basis of Ti-aerosil (Ti-MZ), also the kinetics is studied of their formation and texture features. The materials obtained have been characterized by methods of IR-spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and adsorption of nitrogen. Formation of the zeolite structures (till ~25%) is not accompanied with the destruction of mesophase structure and  happens in the mesopores walls. Предложен метод одностадийного битемплатного синтеза мезопористых цео-литсодержащих материалов на основе Al-аэросилов, исследована кинетика их образования и структурно-текстурные свойства. Полученные материалы охаракте-ризованы методами ИК-спектроскопии, рентгенографии и адсорбции азота. Показано, что образование цеолитных структур (до ~25%) не сопровождается разрушением мезофазной структуры и происходит в стенках мезопор. A method has been proposed of the one-stage bitemplate synthesis of mesoporous zeolite containing materials on the basis of Ti-aerosil (Ti-MZ), also the kinetics is studied of their formation and texture features. The materials obtained have been characterized by methods of IR-spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and adsorption of nitrogen. Formation of the zeolite structures (till ~25%) is not accompanied with the destruction of mesophase structure and  happens in the mesopores walls. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2007-06-21 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/218 Surface; No. 13 (2007): Chemistry, Physics and Technology of Surface; 136-144 Поверхность; № 13 (2007): Химия, физика и технология поверхности; 136-144 Поверхня; № 13 (2007): Хімія, фізика та технологія поверхні; 136-144 3154-8091 3154-8083 ru https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/218/217 Авторське право (c) 2007 K.N. Khomenko, G.I. Zhukov, Yu.I. Gornikov, V.V. Brey |
| spellingShingle | Khomenko, K. N. Zhukov, G. I. Gornikov, Yu. I. Brey, V. V. Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils |
| title | Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils |
| title_alt | Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils Битемплатный синтез и структурно-адсорбционные характеристики мезопористых цеолитов, полученных на основе Al-аэросилов |
| title_full | Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils |
| title_fullStr | Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils |
| title_full_unstemmed | Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils |
| title_short | Bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from Al-aerosils |
| title_sort | bitemplate synthesis, structure, and adsorption characteristics of mesoporous zeolites obtained from al-aerosils |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/218 |
| work_keys_str_mv | AT khomenkokn bitemplatesynthesisstructureandadsorptioncharacteristicsofmesoporouszeolitesobtainedfromalaerosils AT zhukovgi bitemplatesynthesisstructureandadsorptioncharacteristicsofmesoporouszeolitesobtainedfromalaerosils AT gornikovyui bitemplatesynthesisstructureandadsorptioncharacteristicsofmesoporouszeolitesobtainedfromalaerosils AT breyvv bitemplatesynthesisstructureandadsorptioncharacteristicsofmesoporouszeolitesobtainedfromalaerosils AT khomenkokn bitemplatnyjsintezistrukturnoadsorbcionnyeharakteristikimezoporistyhceolitovpolučennyhnaosnovealaérosilov AT zhukovgi bitemplatnyjsintezistrukturnoadsorbcionnyeharakteristikimezoporistyhceolitovpolučennyhnaosnovealaérosilov AT gornikovyui bitemplatnyjsintezistrukturnoadsorbcionnyeharakteristikimezoporistyhceolitovpolučennyhnaosnovealaérosilov AT breyvv bitemplatnyjsintezistrukturnoadsorbcionnyeharakteristikimezoporistyhceolitovpolučennyhnaosnovealaérosilov |