中孔洞沸石製程與相關基本特性

3.3.1 中孔洞沸石製成

於本研究中，最初之合成吸附材的方法是參考Liu et al. (2003)，是為 室溫凝膠合成法(簡稱 RT 法)。但此法製成之吸附材經由 TEM 照相結果及 XRD 的晶相繞射結果，判斷仍尚待改善空間，故自行發展出合成另一種無 過濾過程之高溫凝膠合成的方式(簡稱 HT 法)。兩種合成方法在步驟上的差 異列表於表3-1，詳細之合成步驟於下面分段敘述。

另外，於製程過程中，由於原本參考Liu et al. (2003)方法製程之吸附 材尚待改善空間，考量將溫度提升，希望可以改善吸附材之孔洞結構，將

原本室溫凝膠合成法中合成的部分，改為在90℃合成 4 天，命名為有過濾 子水95 mL、氨水 8.3 mL於燒杯中混合，再依照Surfactant/Si莫耳比例添加 入適量的CTMABr，然後在室溫下以電磁攪拌器攪拌 15 分鐘；接著再加入

144 H^B

₂

^BO，以 0.2、0.3、0.4 莫耳的C^B

₁₆

^BTMABr作為改變Surfactant/Si莫耳比例 變因，0 或 20 莫耳作為乙醇添加與否的變因。

於探討添加乙醇與否，根據Liu et al. (2003)的結果是在乙醇與矽莫耳 比例為 20 時，其結構會由原先沒有加乙醇的六角晶形變成立方體，即 MCM-48，因此為瞭解當結構改變時，對於丙酮的吸附能力影響，故除設 計 Surfactant/Si 莫耳比例的改變，另討論其添加乙醇與否對吸附丙酮的影

響。

--無過濾過程之高溫凝膠合成法(簡稱 HT 法)

其方法步驟如圖3-3 所示。首先取去離子水 95 mL、氨水 8.3 mL於燒 杯中混合，再依照Surfactant/Si比例添加入適量的CTMABr，然後在室溫下 以電磁攪拌器攪拌 30 分鐘，以確認將藥劑完全混合；接著再加入 8.8 mL 的TEOS，繼續攪拌 10 分鐘，接著以加熱器控制加熱板之溫度為 80℃加熱 並靜置1 小時，此步驟除了可使沸石凝膠合成(sol-gel synthesis)外亦可將酒 精慢慢趕出，最後將溶液放置 160℃烘箱內將溶液蒸發至乾，約時 6 小時；

最後將樣品放置高溫爐，以 550℃鍛燒 4 小時。其合成物種之比例與RT法 同樣為1 TEOS：0.2、0.3、0.4 C^B

₁₆

^BTMABr：11 NH^B

₃

：^B 0 or 20 alcohol：144 H^B

₂

^BO，

而其所改變的變因亦相同。

3.3.2 中孔洞沸石基本特性分析

1. 高解析比表面積分析儀 (High Resolution Surface Area and Porosimetry Analyser, ASAP)：

--BET 比表面積計算原理

表面積分析技術，是利用存在氣體分子與樣品表面之間的凡得瓦力作 用力，量測系統內的壓力因吸附現象的改變，進而推算出其表面積。

Brunauer，Emmett 及 Teller 於 1938 年提出了由 Langmuir isothermal 衍生為 多層分子等溫吸附關係公式，其是利用氣體吸附實驗所得到的數據來推算 樣品之表面積，簡稱為 BET 法。參考王及王(2003)彙整之比表面積的計算 原理：

使用氣體吸附法需要確定吸附氣體的量，即是恰好固體外表面與連通

--BET 孔洞體積大小計算原理(Webb and Orr, 1998)

BJH的孔洞大小(Da及Dd)的計算是採用BJH(Barrett、Joyner and Halenda) 的方法，文中內容參考曾(1999)的整理，此方法藉由數學上分段逐步積分的

( ) 1 1 1

因本研究以 ASAP2020 儀器所分析出之表面特性結果，其可得到比表 面積、孔洞大小及孔洞體積的結果，其符號說明如下：

D：Adsorption average pore width (4V/A by BET) Da：BJH adsorption average pore diameter(4Va/A) Dd：BJH desorption average pore diameter(4Vd/A) V：Single point adsorption total pore volume of pores Va：BJH adsorption cumulative volume of pores Vd：BJH desorption cumulative volume of pores

2. 穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscope, TEM)：

穿透式電子顯微鏡是利用高中空下(10^P

^-5

^P torr)、陰極燈絲加熱(2600℃) 尖端釋放電子，並輔以加速電壓，多重聚光裝置，將電子束穿透試片，呈 像於螢光板上(王及王，2003)。藉由TEM的觀察，可以瞭解製成之中孔洞 沸石的孔洞結構形狀及差異，並可觀察出其孔徑大小及分佈情形。

3. X 光粉末散射儀(X-ray Powder Diffractometer, XRPD)

X 光散射儀的原理，即是當 X 光照射於一物體的表面時，除了會產生

θ：入射角

4. 熱重分析儀(Thermogravimetric Analysis, TGA)：

本研究利用熱重分析儀量測吸附材之飽和吸附量，其原理是在吸附材

出。

在文檔中 液相法製造程序對中孔洞沸石型吸附材特性及其丙酮吸附量影響之研究 (頁 35-43)