Çapraz bağlanmış kolloidal zeolit katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Colloidal or nanosized zeolites have been receiving considerable attention due to their high external surface areas. It is suggested that small zeolitic entities or nanoslabs can be extracted from synthesis solution at the very early stages. In this study, these small zeolitic particles have been crosslinked by using silicone linkers, typically 1,7-dichloro-octamethyl-tetrasiloxane, to create catalytic materials with more external surface area and a micro-mesoporous structure. Linked and unlinked samples of colloidal silicalite-1 and ZSM-5 prepared at different aging temperatures and times, and with varying amounts of linker were characterized by using N2 adsorption, X-ray diffraction, TEM and $^{29}Si$ MAS NMR analyses. A mesopore structure in addition to the micropores of the zeolites could be created by crosslinking the zeolite particles. The samples prepared were tested in the Beckmann rearrangement reaction of cyclohexanone oxime to $varepsilon$-caprolactam, which is known to take place on the external zeolite surfaces. Crosslinking improved the catalytic performance sig¬nificantly. The best catalytic performance was obtained for Silicalite-1 samples aged at 363 K. The reaction rate of the samples increased with increasing linker amount. ZSM-5 samples had no activity when they were unlinked but after crosslinking, reaction rate increased for these samples. Increasing the linker amount above a level did not improve the catalytic activity, whereas it improved the stability of the samples.

Özet

Kolloidal ya da nanoboyullu zeolitler geniş dış yüzey alanlarıyla son yıllarda çok fazla ilgi çekmeye başlamışlardır. Konuyla ilgili literatürde, zeolit sentez çözeltisinin içinde başlangıçta birkaç nanometre boyutunda zeolit parçacıklarının dahi bulunabileceği belirtilmektedir. Bu çalışmada, sentezlenen zeolit (silikalit-1, ZSM-5) taneciklerinin 1,7-dikloro-oktametil-tetrasiloksan yardımıyla çapraz bağlanması yoluyla, çok geniş dış yüzey alanına ve mikro-mezogözenekli yapıya sahip katalitik malzemeler hazırlanmıştır. Örnekler, N2 adsorpsiyonu X-ışını kırınımı, TEM ve $^{29}Si$ MAS NMR yöntemleri ile karakterize edilmiş, zeolit kristallerinin dış yüzeylerindeki zayıf asit merkezlerde yürüyen, siklohekzanon oksimden Beckmann dönüşmesi yoluyla $varepsilon$-kaprolaktam eldesi reaksiyonunda test edilmiştir. Çapraz bağlama sonucunda, zeolitin mikrogözeneklerine ek olarak bir mezogözenek yapısı yaratılabildiği ve katalitik aktivitelerin önemli oranda artırılabildiği belirlenmiştir.