固體氧化矽與纖維素物理混合製備塊材…104

由圖 5.57 觀察 ZSM-5 的長晶情形得知，纖維素加入影響塊材在 長晶的情形，在以 DSPC (1:1) 此樣品之結晶度最好，對於這三個樣 品的長晶情形，推測 DSPC ( 0.5:1 )、DSPC ( 3:1 ) 可能反應時間、矽 源太少或纖維素阻撓不易長晶完全；下圖 5.58 為纖維素 SEM 圖，為 一捆一捆的形貌，圖 5.59 為 SiP 與纖維素混合後壓製，而發現 DSPC

(0.5:1) 此樣品的形貌規則且完整 (如圖 5.60 (a)、(b))，顆粒尺寸已經 比沒纖維素加入之原氧化矽塊材來的小，也因此達到吾人所期待希望 藉由纖維素來侷限 ZSM-5 結晶顆粒大小；當矽源比例變多其晶粒大 小 DSPC ( 0.5:1 ) ＜ DSPC ( 1:1 ) ＜ DSPC (3:1)，因此造成 XRD 所 偵測的訊號弱；我們可以看到圖 5.60 (b)、(c) 在這個比例下，顆粒大 小呈現大小兩個極端陎，小顆粒類似 DSPC (0.5:1)、大顆的則像圖 5.60

(e)、(f)，由於纖維素本身結構為層狀排列，但為結構有韌性，塊材在 無添加纖維素時，長晶的 ZSM-5 晶粒特別大顆，因此添加入纖維素，

當氧化矽源提高，存在纖維素層狀中的氧化矽顆粒變多，使得纖維素 侷限結晶顆粒的能力有限，但為何矽源提高 ZSM-5 結晶度反而降低，

此部分吾人仍須探討。

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5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

DSPC ( 0.5 :1 )

Intensity

2theta

DSPC ( 3:1 )

DSPC ( 1:1 )

圖 5.57 DSPC 各樣品之 XRD 圖。

圖 5.58 纖維素 SEM 圖。 圖 5.59 纖維素與 SiP 混合 SEM 圖。

(a) (b)

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(c) (d)

(e) (f)

圖 5.60 (a)、(b) 為 DSPC (0.5:1)，(c)、(d) 為 DSPC (1:1)，(e)、(f) 為 DSPC (3:1)。

將這些 ZSM-5 樣品做 BET 儀器分析其孔洞物理性質，本章節 吾人以物理壓力 420 kgcm^-2進行纖維素於此部分探討，當無添加纖維 素時，完整的氧化矽塊材有著 20 nm 左右孔洞大小，再添加纖維素於 其中進行 ZSM-5 長晶，我們可以看到結晶度最好的 DSPC (1:1)，相 較於其他兩樣品有著較高的 Smicro及 Smeso，而 DSPC (0.5:1) 由 SEM 圖看到有許多結晶度高的 ZSM-5 但由下表 5.16 發現 Smicro很低，吾人 僅能假設其樣品中結晶度高的 ZSM-5 占的比例較低，DSPC (3:1) 也

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是相同情形，由下圖 5.61 我們可以觀察氮氣吸附/脫附曲線圖，DSPC

(0.5:1) 與 DSPC (3:1) 因存有很多未結晶及結晶不完全之氧化矽，保 留著原塊材的 V_meso，且在孔徑分佈圖 (如圖 5.62) 可以看到其孔徑均 聚集於 25 nm 左右，吾人判斷應為纖維素去除使得孔洞變得比 SiP420 大且較多未結晶知氧化矽殘留所造成由 XRD、SEM 及 BET 數據目前 只能得知似乎只有在氧化矽與纖維素重量比為 1:1 有著較好的 ZSM-5 結晶度，至於最佳比例仍須做進一步探討。

表 5.16 塊材/纖維素不同比例之孔洞性質表。

(DSPC 系列均由 420 kgcm^-2壓製之塊材) SBET /m ²g^-1 S

meso/ m ²g^-1 S

micro/m ²g^-1 V

meso/cm³g ^-1 D_pore/nm SiP420 159.4 161.9 25.7 0.80 20.2

DSPC (0.5:1) 100.5 12.6 87.9 0.74 27.8

DSPC (1:1) 289.2 144.7 144.5 0.21 6.0

DSPC (3:1) 153.7 100.3 53.3 0.68 24.8

108

450 500 550 600 650 700

Arbitrary

Temp. (K)

DSPC(0.5:1) DSPC(1:1) DSPC (3:1)

450 500 550 600 650

Arbitrary

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表 5.17 各比例之 DSPC 樣品正己烷異構物程溫吸脫附曲線圖。

n-C6 3-MP

DSPC (0.5:1) 0.13% 0.03%

DSPC (1:1) 7.90% 4.40%

DSPC (3:1) 1.10% 0.90%

5.3.2.2 氧化矽溶液含浸於纖維素

在前陎有用氧化矽粉末與纖維素作物理混合，隨著矽源多寡有著 不同的長晶情形，而吾人將 AS-40 氧化矽溶液滴入纖維素中，由於纖 維素是一種吸水性很強的材料，因此可將 AS-40 溶液均勻分散於纖維 素中，更可以在纖維素中植入氧化矽，希望能發揮到纖維素層狀排列 的功能性，我們由下圖 5.64 可以觀察到當 AS-40 氧化矽溶液比例增 加，在 XRD 圖上之 ZSM-5 特徵峰會變強，DASC0.25 與 DASC10 並 無 ZSM-5 特徵峰，但在前陎也曾發現特徵峰不強，但 SEM 圖有著漂 亮的結晶顆粒，因此在下圖 5.65 (a)、(b) 我們看到 DASC0.25 此 ZSM-5 樣品，形狀為六角片狀，其厚度約為 1 nm 左右，圖十二 (c)、(d)

DASC10 則變成六角柱條狀，圖 5.65 (e)、(f) DASC15 為六角片狀，

但其厚度變厚，ZSM-5 晶體厚度似乎與矽源多寡有關，綜合此部分的 實驗探討添加纖維素確實會影響 ZSM-5 結晶情形，且有助於縮小結 晶顆粒大小。

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5 10 15 20 25 30 35 40

Intensity

2theta

DASC20 DASC15 DASC10 DASC0.25

圖 5.64 不同比例之 AS-40 與纖維素長晶圖。

(a) (b)

(c) (d)

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(e) (f)

圖 5.65 (a)、(b) DASC0.25，(c)、(d) DASC10，(e)、(f) DASC15 之 SEM 圖。

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