بهینه سازی شرایط سنتز نانوزئولیت ZSM-5 بدون قالب با استفاده از طراحی آزمایش

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

دراین مطالعه، نانوزئولیت­ های ZSM-5 برای بررسی شرایط بهینه سنتز و شکل ­گیرى، در شرایط گوناگون بر پایه طراحی آزمایش فاکتوریل دو سطحی، با روش هیدروترمال تهیه شدند. فرایند سنتز آن­ ها بر پایه یک روش بدون قالب ­ریزى و شرایط گوناگون ساخت از جمله ترکیب مولی ژل سنتزی و زمان واکنش در یک بازه گسترده بررسی شد. سپس این نمونه­ ها برای بررسى چگونگی شکل ­گیرى ساختار ZSM-5 توسط روش پراش پرتو X ارزیابی و نتیجه­ ها برای به­ دست آوردن شرایط بهینه با یکدیگر مقایسه شد. هدف از بهینه نمودن روش، دستیابی به نانوذره­ های زئولیت ZSM-5 با کوچک­ ترین اندازه ­ها، ریخت شناسی و پایداری مناسب بود. ویژگی­ های نانوذره ­های تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنج فروسرخ تبدیل فوریه و آنالیز وزن سنجی گرمایی تعیین شد. مطابق طراحی آزمایش فاکتوریل دو سطحی، شرایط بهینه برای سنتز نانو زئولیت ZSM-5 عبارتند از: ,Na2O/SiO2=0.260=SiO2/Al2O3،53=H2O/SiO2 و زمان پیرسازی=72 ساعت. تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که کوچک­ ترین و بهینه ترین اندازه ذره ­های زئولیت ZSM-5حدود 44 نانومتر است و طیف سنج فروسرخ تبدیل فوریه و نیز آنالیز وزن سنجی گرمایی، سنتز نانوزئولیت ZSM-5را تأیید کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Luo W., Yang X., Wang Z., Huang W., Chen J., Jiang W., Wang L., Cheng X., Deng Y.,Zhao D., Synthesis of ZSM-5 Aggregates Mde of Zeolite Nanocrystals through a Simple Solvent-Free Method, Microporous and Mesoporous Materials, 243:112-118(2017).

[2] Petushko A., Yoon S., Larsen SC., Synthesis of Hierarchical Nanocrystalline ZSM-5 with Controlled Particle SIzeand Mesoporosity, Microporous and Mesoporous Materials, 137(1-3): 92–100(2011).

[3] Jesudoss SK., Vijaya JJ., Grace AA., Kennedy LJ., Sivasanker S., Kathirgamanathan P., Hierarchical ZSM-5 Zeolite Nanosurfaces with High Porosity—Structural, Morphological and Textural Investigations, Recent Trends in Materials Science and Applications, 189: 109-118 (2017).

[4] Xu D., Liu D., Zhang X., Asahina S., Synthesise of Self-Pillared Zeolite Nanosheet by Repetitive Branching, Science, 336(6089): 1684-1687 (2012).

[5] Yin ZH., Chen Y., Wang ZW., Xing Y., Tian X., Yu Q., Meng C., Synthesis of ZSM-5 Zeolite without Organic Template, Advanced Materials Research, 1096: 176-180 (2015).

[6] Balbasi M., Application of Full Factorial Design Method to Silicalite Synthesis, Materials Research Bulletin, 48(8): 2908-2914(2013).

[7] فیروزی، محمد؛ بقالها، مرتضی؛ اسدی، موسی؛ سنتز زئولیت  ZSM-5به عنوان کاتالیست فرایند تبدیل متانول به پروپیلن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2) 31 21 تا 26 (1391).

[8] Kazemzadeh A., Bayati B., Kalantari N., Babaluo A., Tubular MFI Zeolite Membranes Made by In-Situ Crystallization, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 31(2): 37-44(2012).

[9] Thuadaij P., Nuntiya A., Preparation and Characterization of Faujasite using Fly Ash and Amorphous Silica from Rice Husk Ash, Procedia Engineering, 32: 1026-1032(2012).

[10] Dey K.P., Ghosh S., Naskar M.K., Organic Template-Free Synthesis of ZSM-5 Zeolite Particles Using Rice Husk Ash as Silica Source, Ceramics International, 39(2): 2153–2157(2013).

[11] Aly H.M., Moustafa M.E., Abdelrahman E.A., Synthesis of Mordenite Zeolite in Absence of Organic Template, Advanced Powder Technology, 23(6): 757-760(2012).

[12] Sari ZGLV.,Younesi H., Kazemian H., Synthesis of Nanosized ZSM-5 Zeolite Using Extracted Silica from Rice Husk without Adding Any Alumina Source, Applied Nanoscience, 5(6): 737-745 (2015).