- سورفاکتانت کاتیونی ستیل تری متیل امونیوم برماید با علامتداختصاری CTAB (cetyl tri methyl ammonium bromide) با فرمول C19H42NBr
۲-۲-دستگاه های مورد استفاده :
-هیتر مغناطیسی (مگنتیت استیرر) برای هم زدن محلول ,۱۰۰-۱۴۰۰دور بر دقیقه مدل Herdolph D91126 Schwabach)).
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
-DRIFTS یرای طیف گیری از پروسه واکنش در ناحیه میانی به همراه سل انعکاسی- پخشی ,magna 550(نیکولت،مادیسون WIامریکا).
-CNMR ۱۳یرای خصوصیت سنجی سورفاکتانت متقارن و نامتقارن سنتز شده.
-FE-SEM مدل ۵۴۱۶۰ساخت شرکت Hittchکشور ژاپن می باشد که برای مطالعه مورفولوژی نمونه مورد استفاده قرار گرفت.
-TEM برای مطالعه ضخامت لایه مدل EM208, gold 200 mesh, V 100 Kv.
-پراش پرتو , (XRD)X pilips مدل ۱۸۰۰wp ,این آنالیز انجام شد برای خصوصیت سنجی کریستاله شدن نمونه.
-BET (BET, belosrp, mini II, Japan)برای مطالعه مساحت سطح ،حجم کل منافذ ،قطر منافذ از این آنالیز استفاده شد.
-دستگاه اسپکتروفتومتری UV-Vis,Double Beam از شرکت camspec مدل M35
برای مانتور کردن جذب فسفر روی سطح نانو شیت سنتزی استفاده شد .
-دستگاه سانتریفیوژ مدل centromixساخت شرکت p selectaاز کشور انگلستان.
۲-۳-نرم افزارهای مورد استفاده
طیف های بدست آمده از طیف سنجی مادون قرمز با بهره گرفتن از نرم افزار winfirst به داده های دیجیتال تبدیل شد فرایند تحلیل داده شیمی سنجی با بهره گرفتن از نرم افزار matlab نسخه ی ۸.۱ وminitabنسخه ی ۱۶انجام شد.نرم افزار پردازش تصاویر، برای پردازش تصاویر ,SEM از این نسخه استفاده شد microstructure mesurment.exe,nahamin pardazan asia sem.
مقدمه:
زئولیت ZSM-5 یکی از انواع زئولیت ها ی مصنوعی است که در صنعت بخصوص در صنعت پتروشیمی به عنوان کاتالیزور کاربرد های فراوانی دارد .باتوجه به کاربرده های وسیع این نمونه پیشنهاد روش های مختلف سنتزی برای آن حائز اهمیت است. از طرفی نانو زئولیت ZSM-5با مورفولوژی صفحه ای به دلیل داشتن مساحت سطح بالا به عنوان کاتالیزور از اهمیت بالای برخوردارند .بنابراین در این پژوهش ما تصمیم به سنتز نانو شیت زئولیت ZSM-5 با مورفولوژی شیت (صفحه ای ) گرفتیم .در سنتز ZSM-5 با مورفولوژی صفحه ای نیاز به یک تمپلت (سورفکتنت کاتیونی) است که باعث رشد نمونه در یک جهت شود واز طرف دیگر به دلیل عدم دسترسی به این تمپلت سنتز آن انجام شد. با توجه به اینکه مولکول دابکو یک امین بی سیکلوست که گروه های نیتروژن در ان به دلیل پیوند با سه گروه الکیلی دارای ممانعت فضاییست ازطرفی اگرگروه های نیتروژنی در آن را با گروه های الکیلی بلند زنجیر واکنش دهیم مانع بیشتر برای رشد نمونه شده و نمونه با مورفولوژی ورقه ای بدست می اید به همین دلیل در این پژوهش در ابتدا سورفکتنت بر پایه دابکو به صورت متقارن و نامتقارن سنتز شد و سپس نانو زئولیت ZSM-5 از هر دو سورفکتنت بدست امد براساس آنالیز های انجام شده برای این نمونه ها به این نتیجه رسیدیم نانوشیت زئولیت زمانیکه از سورفکتنت متقارن در سنتز آن استفاده شد دارای مورولوژی صفحه ا یست و این دقیقا عکس ان چیزی ست که برای نانو زئولیت سنتز شده با سورفکتنت نامتقارن بدست امده بود .
۲-۴-سنتز سورفکتنت نامتقارن ():
این فرایند شامل دو مرحل است
۱-واکنش ۱-برمو هگزان با دابکو : در این مرحله نمک دابکو باید در اتیل استات حل شود جرم مشخصی از دابکو وارد یک بالن ته گرد شده سپس با توجه به حلالیت دابکو در اتیل استات حجم معینی از این حلال اضافه می شود مخلوط بالن را به مدت زمان ۱۰دقیقه با همزن مغناطیسی همزده می شود یک محلول کاملا شفاف بدست می آید . در این زمان حجم معینی از ۱-برمو هگزان به بالن اضافه شده و بعد از ۱۰ دقیقه همزدن یک نمک سفید رنگ مشاهده خواهد شد برای اطمینان از واکنش کامل دابکو با ۱- برمو هگزان باید مقداری اضافی از این ماده اضافه شود سپس فرایند همزدن نمونه را برای مدت زمان ۲۴ساعت ادامه می یابد نکته که دراین مرحله باید به ان توجه داشت این است که نمک D- C6 به شدت جاذب رطوبت است. بعد از کامل شدن زمان فرایند نمک حاصل صاف شده و چند بار با دی اتیل اتر و اتیل استات شسته و در دمای ۶۰ خشک می شود .
۲-مرحله دوم واکنش ۱-برمو دکان با نمک D- C6 :در این مرخل نمک بدست آمده از بخش قبل را در متانول حل می کنیم وسپس به آن یک برمو دکان با نسبت مولی ۱:۱اضافه می شود محلول یرای مدت زمان ۳۰-۵۰ ساعت رفلاکس میشود تا نمک سفید کریستالی حاصل شود محصول با دی اتیل اتر داغ و متانول چند بار شستشو داده شده و مورد ارزیابی قرار می گیرد.مکانسیم در شکل۲-۱ نشان داده شده است .
۲-۱-مکانیسم سنتز سور فکتنت نامتقارن ()
۲-۵-سنتز سورفکتنت متقارن() :
سنتز سورفکتنت متقارن در یک مرحله انجام می شود در این روش یک محلولی از دابکو با متانول مطابق با روش قبل اماده شده سپس به آن با نسبت مولی ۱:۲ ۱- برمو دکان اضافه می شود محلول را به بالن ته گرد انتقال داده و برای مدت زمان ۳۰-۵۰ساعت ان را رفلاکس می گردد .محصول نهایی که در این روش به دست می اید یک محصول خام است و باید تبلور مجدد انجام شود که برای تبلور مجدد ان از استونیتریل و متانول می توانیم استفاده نمود دمای تخریب شدن این محصول حدود ۲۰۰C ˚ است.مکانیسم ان در شکل ۲-۲ نشان داده شده است .
۲-۲-مکانیسم سنتز سورفکتنت متقارن ()
۲-۶-سنتز نانو شیت ZSM-5
با مطالعه منابع مختلف[۳۰و۱۸.۱۶]. اصل فرایند سنتز نانو شیت زئولیتی به صورت سنتز در محل می باشد. دراین روش که سنتز هیدروترمال نیز نام دارد کریستالیزاسیون یک لایه زئولیت بر روی پایه متخلخل می باشد. ایـن کریـستالیزاسیون از ژلـی کـه معمـولا شامل ترکیب آب، سیلیکای بی شکل، یک منبع برای اتم های ساختاری چهاروجهی بـه جـز Si، یـک عامـل هدایت ساختاری یا قالب آلی و گاهی اوقات یک
عامل معـدنی سـاز ماننـد NaOH اسـت، صـورت می پذیرد. این ژل در تماس با پایه در یک اتوکلاو قرار می گیرد. بسته به نوع زئولیت زمان، دما، و ترکیـب ژل کریستالیزاسیون متفاوت است. به عنوان نمونه، میتوان دمای˚C 180 برای MFI[30] و دمـای˚C ۹۰-۱۰۰ بـرای تولید FAU2 یا LTA3 را ذکر نمود. همچنین نقش کـاتیون هـای فلـزی موجـود در سـاختار مهـم مـی باشـد. در کریستالیزاسیون در محل، کریستال های زئولیت بر روی سطح پایه هسته زایی و رشد می کنند. امـا در بعـضی موارد کریستال ها در توده محلول هسته زایی کرده، که مطلوب نمی باشد. این اتفاق بیـشتر در ژل هـای رقیـق رخ می دهد.شایان ذکر است که طبق اخرین گزارش های ارائه شده [۱۶] در زمینه سنتز نانو شیت زئولیت به روش هیدروترمال در سال ۲۰۰۹از یک سورفکتنت دی کواترنری امونیومی در سنتز استفاده که ساختار ان به صورت زیر می باشد و واکنش سنتز در درون اتوکلاو انجام شد تمامی مستندات پس از گزارش فوق الذکر صرفا با بهره گرفتن از همان روش به تهیه نانو شیت زئولیت پرداخته اند.
C ۲۲H45-N + (CH ۳)۲ –C6H12- N + (CH3)2 –C6H13
در این پژوهش برای سنتز نانو شیت از سورفکتنت های سنتز شده بر پایه دابکو پیشتر سنتز آن تشریح شد استفاده شده است و بجای اتوکلاو از روش سنتز با رفلاکس بهره گیری شده است.
روش سنتز نانو شیت :
روش سنتز نانو شیت با بهره گرفتن از روش هیدروترمال شامل دو مرحله است :
۱- مرحله مخلوط شدن مواد اولیه در این حالت منبع الومینیوم (الومینیوم سولفات .۱۸ابه) در اب مقطر حل شدو این محلول به داخل بورت منتقل شد و منبع سیلیس (سدیم سیلیکات) و سود در اب مخلوط شد وبه
درون بالن ته گردی که حاوی سورفکتنت بوده منتقل شد و تحت شرایط همزدن با سرعت بالا محلول درون بورت به ارامی طی مدت زمان ۲۴-۴۸ساعت به ان اضافه شد. ۲- بعد از اتمام مرحله قبل مواد اولیه بالن را در یک حمام روغن قراگرفته و برای مدت زمان ۵-۱۲ روز رفلاکس شد .بعد از اتمام زمان رفلاکس پودر
سفید رنگ را فیلتر کرده و ان را با اب مقطرچندین بار شسته شو داده و در اون در دمای ۸۰درجه سیلسیوس خشک گردید و برای کلسینه کردن نمونه ان را در کوره در دمای ۵۵۰ برای ۵ ساعت قرار گرفته.ترکیب ژلی بدست امده از این روش سنتزی به صورت زیر است .
O:::
برای هرفرایند سنتز متفاوت است. a=Na2O/SiO2, b and c=SiO2/Al2O3, d=template/SiO2, e=H۲O/SiO2
در سنتز نانوشیت زئولیت علاوه بر پارامتریی مانند دما رفلاکس،دمای کلسینه شدن، Hp وترکیب ژلی سیستم نقش مهمی در نتیجه فرایند و ساختار زئولیت سنتز شده دارد ترکیب ژلی تشکیل شده از :
O:::
بنابراین برای مطالعه تاثیر ترکیب ژلی روی سنتز نانو شیت زئولیت باید پارامترهای ان را مورد بررسی قرار داده به همین دلیل تاثیر پارامترهای, SiO2/Al2O3 ,template/SiO2 ,H۲O/SiO2را با روش طراحی ازمایش بررسی گردید .روش طراحی ازمایش انجام شده طرح عاملی جزئی بوده است .برای انجام طراحی ازمایش با بهره گرفتن از این روش ۴عامل را درنظر گرفتیم که شامل زمان واکنش، نسبت SiO2/Al2O3 و نسبت H۲O/SiO2 ونسبت template/SiO2 بود برای هر یک از این پارامتر ها یک مقدار کمینه و یک مقدار بیشینه در نظر گرفته شد که این مقادیر براساس منابع مطالعه شده در زمینه سنتز نانو شیت است که در جدول۲-۱ نشان داده شده است .
در جدول۲-۱ فاکتور های ازمایش کمینه و مقدار بیشینه پارامترها گزارش شده است .
Parameter values
Factors
High level (+1)
Low level (-1)
