基于氨吸附-红外光谱和程序升温脱附法分析蒙脱石和其热产物的固体酸性.pdfVIP

288 矿物岩石地球化学通报 30卷增刊 ·矿物科学与工程· 基于氨吸附一红外光谱及程序升温脱附法分析蒙 · 脱石及其热产物的固体酸性 刘冬1’2，袁鹏1，刘红梅1，一，覃宗华1，一，谭道永1’2， 何宏平1，朱建喜1 1．中国科学院广州地球化学研究所，广州510640o 2．中国科学院研究生院，北京100049 蒙脱石是一种2：l型层状硅酸盐矿物，其结构 致使所得酸性参数可信性和可对照性较低。 中存在一定的Bronsted(B)和Lewis(L)酸位，为此，本研究提出了一种基于同种探针分子和 这些酸位的存在，不仅对某些地质过程(如蒙脱石 单一反应体系对固体酸性进行分析的思路。具体方 伊利石化和有机质的催化生烃)具有重要意义，而 法是，选择氨为探针分子，利用程序升温脱附．质谱 且与蒙脱石在催化剂／催化载体等领域的应用具有 测定法(TPD)测定固体酸酸量和酸强度，通过红 直接关系。蒙脱石酸性的主要可能来源包括：层间 外光谱法分析固体酸类型，实现在同一吸附体系条 件下对固体酸性进行完整分析。本研究采用内蒙某 阳离子极化水、硅羟基(Si．OH)、四面体中类质同 地蒙脱石矿物为研究对象，重点研究了热处理对其 像替代位(Si．O．A1)所吸附的H30+(及脱水后形 酸性特征的影响。结果表明，蒙脱石(Mt)及其热 成的Si．OH．A1)和未饱和的AI”(AI．、A1．H20) 1．15 等。然而，不同研究所得蒙脱石的酸性特征，如酸 处理样品的酸量分别为：Mt mmol／g，Mt-120 位数量、强度及受热变化特征等结果相差较大。其 1．75 1．23 0．56 mmoVg，Mt-200mmoVg，Mt-400 原因主要是这些研究采用的蒙脱石样品以及测试 0．54 mmoVg，Mt-600 方法不同，其中测试方法的影响尤为明显。 600为热处理温度)。上述酸量与元素分析、酸碱滴 固体酸性的探测方法主要有碱滴定法、探针分 定等方法所得结果一致。然而，该值略高于正丁胺 子法、热分析法等。其中，正丁胺滴定Hammer滴定法所得酸量。这可能是由于正丁胺的分子尺寸 指示剂法是测定固体酸量最常用的方法。该方法以 较大，难以探测出微孔蒙脱石中的全部酸位所致。 正丁胺为探针分子，通过Hammer指示剂对其与酸上述结果显示，随热处理温度的升高，蒙脱石的酸 12热处理后。 位反应的终点进行判定，以确定总酸位的数量。然 量先增大后降低，最高值出现在120 而，正丁胺．Hammer指示剂法反应所需时间较长，该受热变化规律与正丁胺滴定法所得结果一致。对 人为干扰较大，且不能区分酸位类型。红外光谱法 质谱进行图谱拟合后，根据不同酸位结合氨的脱附 (瓜)是一种利用气体探针分子探测酸位类型的半 温度，可得到弱酸位(脱附温度为150-250℃)、 定量方法。热分析法则主要用于酸量的测定。因此， 实际上完整测定蒙脱石的固体酸性参数(酸量、酸 和极强酸位(450℃)的数量。而由蒙脱石及其热 强和酸类型)需要结合多种测试方法。然而，这些 产物的酸强分布可进一步得到各酸位强弱及热处 方法往往使用性质相异的探针分子(氨／吡啶和正丁 理