[发明专利]合成纳米A型分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种A型分子筛的合成方法，尤其涉及一种低温条件下快速合成较均匀的球型纳米A型分子筛的方法。

背景技术

纳米级分子筛具有常规分子筛不可比拟的优异性能，用途广泛，因而纳米分子筛的合成及其应用是当前研究的热点之一。目前，国内外制备分子筛的方法主要有常规水热法(无模板剂与有机模板)(石油化工，2005，34：1099～1102)，微波法(Catal.Today，1998，44：301～308)，空间限制法(Chemical Communication，1999，673～674)，蒸汽相法(日用化学工业，2003，33：295～297)等。常规无模板剂水热法耗能，反应时间长，而且得到的晶粒既大又不均匀(1～10μm)，这种方法不适合制备纳米级分子筛。

微波合成法也是近几年兴起的一种快速合成分子筛的方法，它合成产物的粒径也比较小。SlangenPM(Microp.Mater.，1997，9：259～265)等在不同的室温陈化后，在100℃下用微波法快速合成了几百纳米的4A分子筛。

空间限制法是通过一种晶化惰性介质来限制晶粒的继续长大，这种方法就是要在高温下去除限制晶粒生长的惰性介质(如碳黑和淀粉)，同时会造成纳米晶的团聚。Iver Schmidt(Inorg.Chem.2000，39：2279～2283)等用此法合成了几十纳米的沸石分子筛。

蒸汽相法是把制备的前驱体做成饼状，放在一个底部可以放溶剂并能密封的带支架上的体系中，在一定温度下反应。这种方法合成比较耗能耗时，产物的晶粒在几个微米。杨效益等利用此法在100℃合成了样品粒度分布＜4μm的4A分子筛。另外在室温下可以合成纳米分子筛，Svetlana(Science，1999，183：958～960)等合成了纳米级4A分子筛，但反应周期很长，还需加入一定量的有机模板剂。

超声波法也是近几年兴起的一种快速合成法，它是利用声空化能加速和控制化学反应，提高反应产率和引发新的化学反应的一门新的交叉学科。声空化是指液体中的微小泡核在声波作用下被激活，表现为泡核的振荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程。在空化泡崩溃的极短时间内，会在其周围的极小空间范围内产生出1900～5200 K的高温和超过50MPa的高压，温度变化率高达10⁹K/s，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km/h的射流。这些条件足以打开结合力强的化学键(376.8～418.6kJ/mol)，并且促进“水相燃烧”(aqueouscombustion)反应。附着在固体杂质、微尘或容器表面上及细缝中微气泡或气泡，因结构不均匀造成液体内强度减弱的微小区域中析出气体等均可形成这种微小泡核。采用超声波制备粉体材料国内外报道的比较多(有色金属，2001，53：81～83)，但采用超声波合成分子筛国内外报道极少。钟声亮(高等学校化学学报，2005，26：1603～1606)等利用超声波快速合成了平均粒径为280nm的4A分子筛，粒径比水热法合成的要小很多，反应时间是水热法的1/24。

已有的合成法都有各自不同的缺点：或反应温度高，晶化时间长，或加入有机模板剂，或加入惰性空间限制介质，或延长陈化时间。鉴于此，本专利采用超声法合成了纳米A型分子筛。

发明内容

本发明提供一种纳米A型分子筛的合成方法，尤其涉及一种无模板剂，低温条件下超声波晶化法快速合成纳米A型分子筛的方法。用NaOH溶于水，再加入铝源，搅拌溶解，得到溶液A；然后慢慢加入硅源到A中，剧烈搅拌数小时，得到溶液B，其摩尔比为Na₂O∶SiO₂∶Al₂O₃∶H₂O＝5～10∶2.0～3.0∶1∶90～220，把溶液B放到20～60℃的低温水浴中超声波晶化10～60min，超声波晶化的产物经洗涤，过滤，干燥，最后得到纳米A型分子筛。

所述的NaOH碱溶液的pH＞14。所述的铝源为硫酸铝、硝酸铝、异丙醇铝、偏铝酸钠或铝酸钠。所述的硅源为水玻璃、正硅酸乙酯、硅酸、二氧化硅或硅溶胶。超声波的功率为120W。合成的纳米A型分子筛颗粒均匀20～100nm。该法操作十分简单易行，合成温度低，合成时间短，所得球型纳米A型分子筛的颗粒均匀。

本发明的有益效果是：：本发明的合成方法不需添加有机模板剂或空间限制剂，不要陈化，反应温度低，晶化时间短，操作十分简单快速。

附图说明