OSDA-free synthesis of MTW-type zeolite from sodium aluminosilicate gels with zeolite beta seeds

Kamimura, Yoshihiro; Iyoki, Kenta; Elangovan, S. P.; Itabashi, Keiji; Shimojima, Atsushi; Okubo, Tatsuya

doi:10.1016/j.micromeso.2012.07.014

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“…31,32 Sin embargo, la diferencia entre estas zeolitas es el tipo de canales, para la zeolita beta son de tipo tridimensionales, por lo que tiene un crecimiento desordenado conteniendo fases polimorfas tipo A (BEA) y tipo B (BEB). 26 Por el contrario, la zeolita MTW es un material rico en silicio que tiene canales unidimensionales y aberturas de poro de 0.57 x 0.61 nm, 32,33,34 ligeramente mayores a los poros de la estructura de la fase ZSM-5 que tiene poros de 0.51 x 0.55 y 0.53 x 0.56 nm. Adicionalmente se observa en la Tabla 1 que al aumentar el tiempo de síntesis, la fase correspondiente a la zeolita beta tiende a desaparecer y se forma cuarzo (α-SiO 2 ) como ocurrió para la muestra SAC-8.…”

Section: Resultados Y Discusiónunclassified

“…Sin embargo, sucedió lo contrario y se favoreció la formación de α-SiO 2 (cuarzo) cristalino debido a la presencia de una alta concentración de sílice y a la baja concentración de agente director de estructura. Estudios previos, 31-34 sobre los efectos de la temperatura y la relación de SiO 2 /Al 2 O 3 en la síntesis de zeolita beta mediante el método hidrotérmico, establecen que la obtención de la fase beta se favorece con relaciones de SiO 2 /Al 2 O 3 en el intervalo de 20 -60 y al aumentar esta relación, se forma la fase MTW 32,34 sobre todo a temperaturas elevadas de cristalización (170 °C). El efecto de la relación de SiO 2 /Al 2 O 3 que fue de 83 en este trabajo, se explica en función de la cantidad de aluminio en los geles precursores, debido a que, una mayor concentración de aluminio favorece la formación de anillos de cuatro miembros en la estructura zeolítica.…”

Section: Difracción De Rayos-xunclassified

“…33 Las fases zeolíticas BEA y MTW tienen una topología parecida y su estructura ésta formada por la conjunción de anillos de 4, 5, 6 y 12 miembros. Los anillos de cuatro miembros representan el 21% dentro de la celda unitaria correspondiente a la fase beta y solo el 5 % en la fase MTW, 32 por lo que cuando se disminuye la concentración de aluminio en los geles precursores se favorece la formación de zeolita MTW ya que requiere menos anillos de 4 miembros. 32,35 Otra posible causa del bajo rendimiento hacía la zeolita beta, es la baja concentración de agente director de estructura (0.09 moles de TEAOH).…”

Section: Difracción De Rayos-xunclassified

“…Los anillos de cuatro miembros representan el 21% dentro de la celda unitaria correspondiente a la fase beta y solo el 5 % en la fase MTW, 32 por lo que cuando se disminuye la concentración de aluminio en los geles precursores se favorece la formación de zeolita MTW ya que requiere menos anillos de 4 miembros. 32,35 Otra posible causa del bajo rendimiento hacía la zeolita beta, es la baja concentración de agente director de estructura (0.09 moles de TEAOH). El TEAOH es un compuesto que es sensible a la temperatura, por lo que es posible que los cationes TEA + se degraden parcialmente antes de agruparse con los TO (donde T = Si o Al).…”

Section: Difracción De Rayos-xunclassified

“…El TEAOH es un compuesto que es sensible a la temperatura, por lo que es posible que los cationes TEA + se degraden parcialmente antes de agruparse con los TO (donde T = Si o Al). 32,36 Una manera de estabilizar los cationes TEA + , es la presencia de aluminio durante la etapa de envejecimiento a temperatura ambiente. De acuerdo con lo anterior, se puede establecer que para un tiempo mayor de 48 h de síntesis y una temperatura alta (170° C), la formación de una estructura de zeolita tipo beta no se favorece, debido a una posible degradación parcial del agente director de estructura y la baja concentración de aluminio, condiciones que provocan la cristalización de la fase MTW y la formación de cuarzo al seguir aumentando el tiempo de cristalización a 72 h. También es posible promover la formación de zeolita beta (BEA) utilizando un gel de síntesis que contenga baja concentración de agente director de estructura (0.09 moles) y mediante el uso del método de gel seco asistido con vapor de agua, aunque no pura, pero sí con alta concentración de zeolita beta (Figura 1b) en el producto final.…”

Section: Difracción De Rayos-xunclassified

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Cristalización de zeolita beta mediante conversión asistida por vapor: influencia de los parámetros de síntesis

Alfaro¹,

Valenzuela²

2013

Quím. Nova

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Recebido em 8/10/12; aceito em 28/2/13; publicado na web em 14/5/13 CRYSTALLIZATION OF BETA ZEOLITE BY STEAM-ASSISTED CONVERSION: INFLUENCE OF SYNTHESIS PARAMETERS. In the present work, beta zeolites were prepared by an alternative route called steam-assisted conversion (SAC). Several zeolites were synthesized using amorphous dry gels with a low SDA concentration (0.09 mol, TEAOH). Temperature and crystallization time were the main parameters studied. X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR) and scanning electron microscopy (SEM) were the characterization techniques employed. The zeolites prepared showed mixed phases such as beta, MTW and ZSM-5 while only one sample treated at 150ºC with 24 h of crystallization time showed a pure ZSM-5 phase (SAC-5). These preliminary results serve as a starting point for optimizing the synthesis of a specific type of zeolite using the SAC method.Keywords: zeolites; dry gel; steam-assisted conversion. INTRODUCCIÓNLas zeolitas sintéticas son materiales cristalinos de alto grado de pureza, que se obtienen a partir de geles de síntesis, comúnmente en medio alcalino, bajo condiciones controladas de presión, temperatura y tiempo. 1-3 Este tipo de materiales, poseen una elevada resistencia térmica, química y mecánica, debido a su estructura bien definida. Las zeolitas sintéticas se utilizan ampliamente en procesos de adsorción 4 y de separación de gases, 5,6 en catálisis heterogénea 7,8 o como intercambiadores iónicos. 5,9 La historia de las zeolitas sintéticas comenzó en 1862 cuando Claire Devile 9,10 sintetizó la levinita; sin embargo la síntesis de zeolitas como se conoce hoy en día tuvo sus orígenes durante los años 40 del siglo pasado, cuando Richard Barrer y Robert Milton sintetizaron la primera zeolita desconocida hasta entonces como un mineral natural. 9,10 Comúnmente, las zeolitas sintéticas se obtienen mediante el método hidrotérmico, además de utilizar una elevada concentración de agentes directores de estructura (SDA, por sus siglas en inglés) para obtener una fase zeolítica determinada. Sin embargo, éste método promueve la nucleación y crecimiento de cristal de manera heterogénea. 6,[9][10][11] En 1990, Xu y colaboradores, 12 reportaron por primera vez, una técnica para preparar zeolita ZSM-5, a este método le llamaron de gel seco, el cual consiste en la cristalización de un sólido amorfo de aluminosilicato en zeolita, mediante el contacto del sólido seco con vapor de agua y vapores de aminas volátiles a presión autó-gena y temperaturas entre 180° C y 200° C, durante un intervalo de tiempo de 5 a 7 días. En el método de gel seco existen dos metodologías de síntesis. 13 En la primera, el gel seco ya contiene un agente director de estructura, por lo cual solo se requiere vapor de agua para que interactúe con el gel seco, a este método se le llamó conversión asistida por vapor (SAC, por sus siglas en inglés). 11,[13][14][15][16] En la segunda metodología, se tiene la variante de que el gel seco no contiene agente director de estructura, por lo cual la fase vapor y...

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Cristalización de zeolita beta mediante conversión asistida por vapor: influencia de los parámetros de síntesis

Alfaro¹,

Valenzuela²

2013

Quím. Nova

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Comparative Study of Nano‐ZSM‐5 Catalysts Synthesized in OH⁻ and F⁻ Media

Qin

Lakiss

Tosheva

et al. 2013

Adv Funct Materials

108

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This study reports the seeded synthesis of MFI‐type (ZSM‐5) zeolite in fluoride medium at pH = 8.5. Crystal growth kinetics of the resulting zeolite (ZSM‐5‐F) as a function of seed content and crystallization temperature is studied. The crystallization time is reduced to 1.5 h and crystals with sizes below 200 nm and a Si/Al ratio of 23.6 are obtained. A zeolite with similar characteristics but synthesized in a hydroxyl medium (ZSM‐5‐OH) is used to evaluate ZSM‐5s synthesized in different crystallization media. Their physicochemical properties are compared and particular attention is paid to the nature, number, and distribution of silanol sites. The two zeolites exhibit similar number of Brφnsted acid sites; however the material synthesized in a hydroxyl medium contains a substantially larger number of surface and internal silanols that impact significantly its catalytic performance in methanol to hydrocarbon transformation. While the two materials exhibit similar selectivity in methanol transformations, the catalyst synthesized in fluoride medium shows superior activity and resistance to deactivation. The results suggest that seeded synthesis in a fluoride medium can be used for the preparation of superior zeolite catalysts.

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Seed‐Assisted, One‐Pot Synthesis of Hollow Zeolite Beta without Using Organic Structure‐Directing Agents

Iyoki

Itabashi

Okubo

2013

Chemistry An Asian Journal

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Hollow aluminosilicate zeolite beta was successfully synthesized by adding CIT-6, that is, zincosilicate zeolite, which has the same topology as beta, as seeds to the Na-aluminosilicate gel without the need for organic structure-directing agents. One important factor in the successful organic structure-directing agent (OSDA)-free synthesis of hollow beta crystals is the solubility of the seed crystals in alkaline media. CIT-6 was less stable than aluminosilicate zeolite beta in alkaline media and the solubility changed depending on whether the crystals were calcined or not. The hollow beta could be obtained by using the uncalcined CIT-6 seed crystals. The volumes of intra-crystalline voids were tuned by changing the reaction time and the initial gel compositions, such as the SiO2/Al2O3 and Na2O/SiO2 ratios. We estimated that the intra-crystalline voids were formed through the dissolution of the seed crystals, just after the crystal growth of new beta on the outer surface of the seeds. In addition, new crystal growth toward inside of the void was also observed by TEM. On the basis of the characterization data, such as chemical analysis, N2-adsorption/desorption measurements, and TEM observation, a formation mechanism of the intra-crystalline voids is proposed and discussed.

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OSDA-free synthesis of MTW-type zeolite from sodium aluminosilicate gels with zeolite beta seeds

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Cristalización de zeolita beta mediante conversión asistida por vapor: influencia de los parámetros de síntesis

Cristalización de zeolita beta mediante conversión asistida por vapor: influencia de los parámetros de síntesis

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