روش جدید سنتز نانوبلور‌های SAPO-34 با استفاده از آلومینیوم کلرید به عنوان منبع آلومینیوم و بررسی تأثیر پارامترهای گوناگون بر سنتز آن

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

2 مرکز تحقیقات راکتور و کاتالیست، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، ایران

چکیده

سنتز موفقیت آمیز غربال مولکولی سیلیکوآلومینوفسفات SAPO-34 با استفاده از روش هیدروترمال و استفاده از آلومینیوم­کلرید به عنوان منبع آلومینیوم و دی­اتیل­آمین به عنوان الگوساز انجام گرفت و اثر مقدار الگوساز (موثر بر میزان pH مخلوط پیش ماده) و دما و زمان کریستالیزاسیون بر سنتز ساختار چابازیت (SAPO-34) بررسی شد. نمونه­ ها توسط آنالیزهای XRD، FT-IR، FESEM و TEM شناسایی شدند. مطابق آنالیز XRD، مشخص شد
با کاهش مقدار الگوساز و دمای کریستالیزاسیون تشکیل فاز چابازیت کاهش می­یابد. اندازه بلور­های نانوکاتالیست
SAPO-34  توسط رابطه شرر محاسبه شد که برابر با 36-45 نانومتر می ­باشد. بلورینگی، اندازه بلور و خلوص نمونه ­ها با هم مقایسه شد. اندازه بلور با افزایش مقدار الگوساز و در زمان کریستالیزاسیون 26 ساعت افزایش می­ یابد. همچنین، ثابت شد شرایط سنتز تأثیر به سزایی بر مورفولوژی کاتالیست­ های SAPO-34 دارد. به­طوری که، نتیجه­ های به دست آمده از آنالیز FESEM  نشان دادند که سنتز کاتالیست SAPO-34 در مقدارهای بیش ­تر از الگوساز، موجب تولید ذره­هایی با ریخت شناسی کروی می ­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Salmasi M., Fatemi S., Hashemi S.J., MTO Reaction over SAPO-34 Catalysts Synthesized by Combination of TEAOH and Morpholine Templates and Different Silica Sources, Sci. Iranica. C.(SIC), 19(6): 1632-1637 ( 2012).

[2] Sedighi M., Bahrami  H., Towfighi J., Kinetic Modeling Formulation of the Methanol to Olefin Process: Parameter Estimation, J. Ind. Eng. Chem.(JIEC), 20(5): 3108-3114 (2014).

[3] Shalmani F.M., Halladj R., Askari S., Effect of Contributing Factors on Microwave-Assisted Hydrothermal Synthesis of Nanosized SAPO-34 Molecular Sieves, Powder.Technol.(PT), 221: 395-402 (2012).

[4] Izadbakhsh A. Khorasheh F., Simulation of Activity loss of Fixed bed Catalytic Reactor of MTO Conversion Using Percolation Theory, Chem. Eng. Sci. (CES), 66(23): 6199-6208 (2011).

[5] Wu W., Guo W., Xiao W., Luo M., Dominant Reaction Pathway for Methanol Conversion to Propene over High Silicon H-ZSM-5, Chem. Eng. Sci.(CES), 66(20): 4722-4732 (2011).

[6] Pajaie, H.S. Taghizadeh M., Optimization of Nano-Sized SAPO-34 Synthesis in Methanol-to-Olefin Reaction by Response Surface Methodology, J. Ind. Eng. Chem.(JIEC), 24: 59-70 (2015).

[7] Li, J., Li Zh., Han D., Wu J, Facile Synthesis of SAPO-34 with Small Crystal Size for Conversion of Methanol to Olefins, Powder.Technol.(PT), 262: 177-182 (2014).

[8] Chen, J., Li J., Wei Y., Yuan C., Li B., Xu Sh., Zhou You., Wang J., Zhang M., Liu Zh., Spatial Confinement Effects of Cage-type SAPO Molecular Sieves on Product Distribution and Coke Formation in Methanol-to-Olefin Reaction, Catalysis. Commun.(CC), 46: 36-40 (2014).

[9] Shalmani, F.M., Halladj R., Askari S., An Investigation of the Crystallization Kinetics of Zeotype SAPO-34 Crystals Synthesized by Hydrothermal and Sonochemical Methods, Ultrason. Sonochem.(US), 29: 354–362 (2016).

[10] Ma, J., Si Zh., Weng D., Wu X., Ma Y., Potassium Poisoning on Cu-SAPO-34 Catalyst for Selective Catalytic Reduction of NOx with Ammonia, Chem. Eng. J.(CEJ), 267: 191-200 (2015).

[11] Sedighi, M., Towfighi J., Methanol Conversion Over SAPO-34 Catalysts; Systematic Study of Temperature, Space-Time, and Initial Gel Composition on Product Distribution and Stability, Fuel, 153: 382-392 (2015).

[12] Najafi, N., Askari S., Halladj R., Hydrothermal Synthesis of Nanosized SAPO-34 Molecular Sieves by Different Combinations of Multi Templates, Powder.Technol.(PT), 254: 324-330 (2014).

[13] Askari, S., Sedighi Z., Halladj R., Rapid Synthesis of SAPO-34 Nanocatalyst by Dry Gel Conversion Method Templated with Morphline: Investigating the Effects of Experimental Parameters, Microporous. Mesoporous. Mater. (MMM), 197: 229-236 (2014).

[14] Andonova, S., Tamm S., Montreuil C., Lambert Ch., Olsson L., The Effect of Iron Loading and Hydrothermal Aging on One-Pot Synthesized Fe/SAPO-34 for Ammonia SCR, Appl. Catal. B. (ACB), 180: 775–787 (2016).

[15] Álvaro-Muñoz T., Márquez-Álvarez C., Sastre E., Effect of Silicon Content on the Catalytic Behavior of Chabazite Type Silicoaluminophosphate in the Transformation of Methanol to Short Chain Olefins, Catal. Today (CT), 213: 219-225 (2013).

[16] Álvaro-Muñoz T., Márquez-Álvarez C., Sastre E., Use of Different Templates on SAPO-34 Synthesis: Effect on the Acidity and Catalytic Activity in the MTO Reaction, Catal. Today. (CT), 179(1): 27-34 (2012).

[17] Askari S. Halladj R., Ultrasonic Pretreatment for Hydrothermal Synthesis of SAPO-34 Nanocrystals, Ultrason.Sonochem.(US), 19(3): 554-559 (2012).

[18] Askari S., Halladj R., Sohrabi M., Methanol Conversion to Light Olefins Over Sonochemically Prepared SAPO-34 Nanocatalyst, Microporous.Mesoporous.Mater.(MMM), 163: 334-342 (2012).

[19] Álvaro-Muñoz T., Márquez-Álvarez C., Sastre E., Aluminium Chloride: A New Aluminium Source to Prepare SAPO-34 Catalysts with Enhanced Stability in the MTO Process, Appl. Catal. A. (ACA), 472: 72-79 (2014).

[20] Sadeghpour P., Haghighi M., DEA/TEAOH Templated Synthesis and Characterization of Nanostructured NiAPSO-34 Particles: Effect of Single and Mixed Templates on Catalyst Properties and Performance in the Methanol to Olefin Reaction, Particuology.(P), 19: 69-81 (2015).

[21] Charghand M., Haghighi M., Saedy S., Aghamohammadi S., Efficient Hydrothermal Synthesis of Nanostructured SAPO-34 Using Ultrasound Energy: Physicochemical Characterization and Catalytic Performance Toward Methanol Conversion to Light Olefins, Adv. Powder. Technol. (APT), 25(6): 1728-1736 (2014).

[22] Aghaei E., Haghighi M., Enhancement of Catalytic Lifetime of Nanostructured SAPO-34 in Conversion of Biomethanol to Light Olefins, Microporous.Mesoporous.Mater. (MMM), 196: 179-190 (2014)

[23] Aghaei E., Haghighi M., Effect of Crystallization Time on Properties and Catalytic Performance of Nanostructured SAPO-34 Molecular Sieve Synthesized at High Temperatures for Conversion of Methanol to Light Olefins, Powder .Technol. (PT), 269: 358-370 (2015).

[24] Charghand M., Haghighi M., Aghamohammadi S., The Beneficial Use of Ultrasound in Synthesis of Nanostructured Ce-Doped SAPO-34 Used in Methanol Conversion to Light Olefins, Ultrason. Sonochem. (US), 21(5): 1827-1838 (2014).

[25] Masoumia S., Towfighia J., Mohamadalizadeh A., Kooshkia Z., Rahimiaa K., Tri-templates Synthesis of SAPO-34 and its Performance in MTO Reaction by Statistical Design of Experiments, Appl. Catal. A. (ACA), 493: 103-111(2015).

[26] Rahimi K., Towfighi J., Sedighi M., Masoumi Sh., Kooshki Z., The effects of SiO2/Al2O3 and H2O/Al2O3 Molar Ratios on SAPO-34 Catalysts in Methanol to Olefins (MTO) Process Using Experimental Design, J. Ind. Eng. Chem. (JIEC), 35(0): 123-131(2016).

[27] Bagherian Rostami R., Ghavipour M., Mosayebi Behbahani R., Aghajafari A., Improvement of SAPO-34 Performance in MTO Reaction by Utilizing Mixed-Template Catalyst Synthesis Method, J. Nat. Gas Sci. Eng. (JNGSE), 20(0): 312-318 (2014).

[28] Zeinali Varzaneh A., Towfighi J., Sahebdelfar S., Carbon Nanotube Templated Synthesis of Metal Containing Hierarchical SAPO-34 Catalysts: Impact of the Preparation Method and Metal Avidities in the MTO Reaction, Microporous.Mesoporous.Mater.(MMM), 236(0): 1-12 (2016).

[29] Wang P., Lv A., Hu J., Xu J., Lu G., The Synthesis of SAPO-34 with Mixed Template and Its Catalytic Performance for Methanol to Olefins Reaction, Microporous. Mesoporous. Mater. (MMM), 152: 178-184 (2012).

[30] Salmasi M., Fatemi S., Taheri Najafabadi A., Improvement of Light Olefins Selectivity and Catalyst Lifetime in MTO Reaction; Using Ni and Mg-Modified SAPO-34 Synthesized by Combination of Two Templates, J. Ind.  Eng. Chem.(JIEC), 17(4): 755-761 (2011).

[31] Linlin Y., Mengfu Z., Hongbo S., Xiudong Y., Cheng D., Xiaolong L.,Effects of Synthesis Parameters on Hydrothermal Synthesis of NaA Zeolite,Adv. Mat. Res., 148-149: 1444-1448 (2011).

[32] صادق­پور، پریسا؛ حقیقی، محمد؛ بررسی تاثیر غلظت منگنز و نیکل در سنتز کاتالیست نانوساختار MnNiAPSO-34برای تبدیل متانول به الفین­های سبک. نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)34: 11 تا 27 (1394).

[33] Aghamohammadi S., Haghighi M., Charghand M., Methanol Conversion to Light Olefins Over Nanostructured CeAPSO-34 Catalyst: Thermodynamic Analysis of Overall Reactions and Effect of Template Type on Catalytic Properties and Performance, Mater. Res. Bull. (MRB), 50: 462-475 (2014).