УДК 544.47
AGRIS P33

Определение характеристик поверхности Zn-модифицированного цеолита типа H-ZSM-5

Определение характеристик поверхности Zn-модифицированного цеолита типа H-ZSM-5
©Дзюба М. А., Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, maria.dziuba2017@yandex.ru
©Мушинский Л. С., ORCID: 0000-0002-0819-6664, SPIN-код: 5679-1478, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, l18071998@rambler.ru
©Бровко Р. В., ORCID: 0000-0001-9945-566X, SPIN-код: 1638-1220, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, romanvictorovich69@mail.ru
©Долуда В. Ю., ORCID: 0000-0002-2865-9945, SPIN-код: 8836-6137, д-р хим. наук, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, doludav@yandex.ru

Аннотация. Поверхностные свойства микропористых алюмосиликатов имеют первостепенное значение в химический технологии и катализе. Определение площади поверхности, объема пор, распределения площади и объема пор по размерам для микропористых алюмосиликатов является сложной научно–технической задачей, связанной как с проведением точных измерений, так и с правильным выбором математической модели адекватно описывающей физико–химические процессы происходящие на исследуемой поверхности. В настоящее время для определения количества микропор в материале используются модели t-графика, as-графика, модель Дубинина-Радушкевича, модель Диллимора и модель Хорварса-Кавазое, каждая из которых имеет как определенные достоинства, так и определенные недостатки. Оценивая применимость вышеуказанных моделей необходимо отметить, что из пяти рассмотренных моделей наиболее частое применение нашла модель t-графика. Что является следствием хорошей корреляций полученных с ее помощью значений объемов и площадей пор с теоретически рассчитанными значениями для различных материалов. В связи с чем в статье приводится расчет поверхностных свойств модифицированного цинком цеолита H-ZSM-5 с использованием модели t-графика, для чего первоначально были построены изотермы адсорбции азота. Изотермы адсорбции азота исходного цеолита H-ZSM-5 можно отнести к первому типу изотерм, а модифицированных образцов к четвертому типу изотерм по классификации Брунауэра. Установлено что исходный цеолит является типичным микропористым цеолитом типа H-ZSM-5, в то время как модифицированные образцы относятся к микро-мезопористым материалам. Пересчет изотерм адсорбции азота с использованием модели t-графика позволил определить объем микро- и мезопор, который варьировался в диапазоне 0,11–0,14 см3/г для микропор и 0,04–0,07 см3/г для мезопор. На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что при модификации цеолита цинком при концентрации цинка менее 15 мас.% заполнение микропор цинком практически не происходит, при этом наблюдается преимущественное заполнение мезопор и образование дополнительной поверхности оксида цинка на внешней поверхности цеолита.

Ключевые слова: цеолит, H-ZSM-5, изотерма адсорбции, модель адсорбции, t-график.

Surface Characterization of Zn-modified H-ZSM-5 Zeolites
©Dziuba M., Tver State Technical University, Tver, Russia, maria.dziuba2017@yandex.ru
©Mushinskii L., ORCID: 0000-0002-0819-6664, SPIN-code: 5679-1478, Tver State Technical University, Tver, Russia, l18071998@rambler.ru
©Brovko R., ORCID: 0000-0001-9945-566X, SPIN-code: 1638-1220, Tver State Technical University, Tver, Russia, romanvictorovich69@mail.ru
©Doluda V., ORCID: 0000-0002-2865-9945, SPIN-code: 8836-6137, Dr. habil., Tver State Technical University, Tver, Russia, Russia, doludav@yandex.ru

Abstract. The surface properties of microporous aluminosilicates are of primary importance in chemical technology and catalysis. The determination of the surface area, pore volume, and pore size and size distribution for microporous aluminosilicates is a complex scientific and technical problem related to both accurate measurements and the correct choice of a mathematical model that adequately describes the physicochemical processes occurring on the test surface. Currently, t-plot, as-plot, Dubinin-Radushkevich model, Dillimore model and Horvath-Kawazoe model are frequently used, each of which has certain advantages and certain disadvantages, to determine micropores in the material. It should be noted that t-plot model found the most frequent use. This is a consequence of the good correlation of volumes and pore areas obtained with its help with theoretically calculated values for various materials. In this point, the article provides a calculation of Znmodified zeolite H-ZSM-5 surface properties using the t-plot model, for which nitrogen adsorption isotherms were originally obtained. The nitrogen adsorption isotherms of the initial zeolite H-ZSM5 can be attributed to the first type of isotherms, and the modified samples to the fourth type of isotherms according to Brunauer’s classification. It was found that the initial zeolite is a typical microporous zeolite of H-ZSM-5 type, while the modified samples are micro- and mesoporous materials. Calculation of nitrogen adsorption isotherms using the t-plot model allows to determine the volume of micro and mesopores, which varied in the range of 0.11–0.14 cm3/g for micropores and 0.04–0.07 cm3/g for mesopores. Based on the obtained data, it can be concluded that when zeolite is modified with zinc at a zinc concentration less than 15 wt.%, micropores are not filled with zinc, while mesopores are predominantly filled and an additional surface of zinc oxide is formed on the external surface of the zeolite.

Keywords: zeolite, H-ZSM-5, adsorption isotherm, adsorption model, t-plot.

Ссылка для цитирования:

Дзюба М. А., Мушинский Л. С., Бровко Р. В., Долуда В. Ю. Определение характеристик поверхности Zn-модифицированного цеолита типа H-ZSM-5 // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6. №6. С. 48-54. https://doi.org/10.33619/2414-2948/55/06

Cite as (APA):

Dziuba, M., Mushinskii, L., Brovko, R., & Doluda, V. (2020). Surface Characterization of Zn-modified H-ZSM-5 Zeolites. Bulletin of Science and Practice, 6(6), 48-54. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/55/06

© 2015–20 Издательский центр НАУКА И ПРАКТИКА. Сайт создан на Wix.com

  • Facebook Social Icon
  • Twitter Social Icon