实验七 MFI分子筛的合成及BET容量法测定固体的比表面.doc

实验七 MFI 分子筛的合成及 BET 容量法测定固体的比表面一实验目的 1、熟悉常规分子筛的合成方法 2、熟悉常规分子筛的表征方法之一—比表面的测定 3、熟悉和掌握 F-Sorb 3400 比表面积及孔径分析仪和样品处理机的使用方法 4、了解 BET 多层吸附理论在测定比表面中的应用二实验内容 MFI 分子筛的合成和比表面测定三、比表面的测定原理 BET 法测定比表面是以氮气为吸附质,以氦气或氢气作载气,两种气体按一定比例混合, 达到指定的相对压力, 然后流过固体物质。当样品管放入液氮保温时, 样品即对混合气体中的氮气发生物理吸附, 而载气则不被吸附。这时屏幕上即出现吸附峰。当液氮被取走时, 样品管重新处于室温, 吸附氮气就脱附出来, 在屏幕上出现脱附峰。最后在混合气中注入已知体积的纯氮, 得到一个校正峰。根据校正峰和脱附峰的峰面积, 即可算出在该相对压力下样品的吸附量。改变氮气和载气的混合比, 可以测出几个氮的相对压力下的吸附量, 从而可根据 BET 公式计算比表面。 BET 公式: 0 0)1(1)(p VppV p mm????(9-1) 式中, P ——氮气分压,( Pa) P 0 ——吸附温度下液氮的饱和蒸气压,( Pa) V m ——样品上形成单分子层需要的气体量,( mL ) V ——被吸附气体的总体积,( mL ) C ——与吸附有关的常数。以)( 0ppV p?对0p p 作图可得一直线,其斜率为 CV C m)1(?, 截距为 CV m1 , 由此可得: 截距斜率?? 1 mV (9-2) 若已知每个被吸附分子的截面积,可求出被测样品的比表面,即: 1810 2240 ???W ANVS mAmg (9-3) 式中, S g ——被测样品的比表面, m 2 /g N A ——阿佛加得罗常数, A m ——被吸附气体分子的截面积,( nm ) 2 W ——被测样品质量, g; BET 公式的适用范围为: p/p 0 =~, 这是因为比压小于 时, 压力大小建立不起多分子层吸附的平衡,甚至连单分子层物理吸附也还未完全形成。在比压大于 时, 由于毛细管凝聚变得显著起来,因而破坏了吸附平衡。四、 MFI 分子筛的合成 1. 分子筛概述分子筛是一类具有选择性吸附性质的材料, 分子筛的孔径与一般分子大小相当, 可以起到筛分流体分子的作用,故称之为分子筛。 MFI 分子筛是分子表达式为(︱ Na +n (H 2 O) 16 ︱〔 Al n Si 96-n O 192〕-MFI ) 、骨架由硅(铝) 氧四面体通过公用顶点氧桥形成的一类分子筛如下图: MFI 分子筛广泛应用于石油化工、煤化工与精细化工等催化领域。 2. MFI 分子筛的合成用四丙基溴化铵( TPABr )作为模板剂,以硅酸钠作为硅源,按照以下配比 Na 2 O: 2O 3 :SiO 2 :295H 2O (摩尔比) ,先进行胶态晶种的制备,再制备 MFI 分子筛。在上述摩尔配比下计算出的原料及模板剂用量见表 1 表1 原料及换算值实验步骤: 将 53 ml 水中加入 g 硅酸钠和 g TPABr , 搅拌均匀, 缓慢加入 g 三氧化二铝, 调节 PH ~ 11; 再磁力搅拌 1h ,将物料置于有