[发明专利]堇青石载体上合成沸石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及负载合成沸石的方法，具体涉及在堇青石陶瓷载体上合成 MCM-22沸石的方法。

背景技术

负载型沸石(载体上的沸石膜)在催化科学和分离科学上有很重要的应用价 值。如用于石油化工分离过程的膜反应器和用于净化汽车尾气的整体式催化转 化器都利用了负载在不同载体上的沸石。一般负载沸石有两种方法：一是将载 体浸入含有沸石的浆液中，使载体表面负载一层沸石，称为负载法，这种方法 操作简单但会造成沸石涂敷层和载体表面结合不牢，沸石层容易剥落。另一种 方法称为原位负载合成技术，即将多孔载体浸在合成沸石的溶液中，在沸石的 合成条件下使载体表面牢固生长一层沸石。

堇青石陶瓷属于高技术陶瓷的范畴，其突出的特点是热膨胀系数低，吸附 性能优良，比表面积大，耐火程度高。堇青石陶瓷广泛应用于汽车尾气处理， 臭氧抑制催化，有毒气体净化等领域，是一种性能优良的生态环境材料。专利 US4800187使用原位合成技术在蜂窝陶瓷表面合成了多种沸石，专利US4904518 在硅片表面水热合成了ZSM-5，ZSM-11等多种沸石，但上述专利技术的缺点是 沸石在载体表面生长的很不均匀，因此专利CN99112822提出了先在堇青石陶瓷 上浸涂一层含有Al₂O₃、SiO₂和Na₂O的凝胶液然后再在进行负载合成的方法， 利用浸涂过程中发生的一系列化学反应，可使载体表面与沸石层结合的非常牢 固。其系列专利99120818采用相同的方法在堇青石上合成了镁碱沸石；此方法 带来的问题是浸涂层引入新的物质作为沸石合成的部分原料，参与合成过程， 造成对合成条件要求苛刻，不利于沸石的合成。

发明内容

本发明提供了一种堇青石载体上原位合成沸石的方法，通过对堇青石载体 进行处理，有效增加有利于沸石负载生长的外比表面，且不影响MCM-22沸石 的原位合成，使负载沸石均匀牢固，方法简单，合成条件易控制。

本发明提供的方法是：对堇青石采用先酸后碱的联合处理，将堇青石浸在质 量浓度为30-80％的酸溶液中，在温度60-80℃下处理3-15小时，取出后用去离 子洗涤，再在质量浓度为4-20％的氢氧化钠溶液中，温度60-80℃下处理4-12 小时，然后去离子水洗涤，干燥；将处理好的堇青石载体在140-180℃的MCM-22 合成液中晶化3-10天，使MCM-22沸石原位负载生长于载体表面。

本发明的方法中，酸处理优选采用草酸、柠檬酸、醋酸等强度较弱的酸。处 理过程相对温和，容易控制。

本发明的方法中，所述MCM-22合成液包括硅源、铝源、碱、模板剂和水等 通常的组分，其中硅源选自硅胶、硅酸或正硅酸乙酯等；铝源选自偏铝酸钠或 硫酸铝等，碱为氢氧化钠，模板剂为六亚甲基亚胺(HMI)，其中所述MCM-22合 成液的配料以氧化物(摩尔比)计算组成为：

SiO₂∶Al₂O₃∶Na₂O∶HMI∶H₂O＝1∶(0.2-0.33)∶(0.1-0.3)∶(0.35-0.7)∶20。合成液的配 置方法及晶化过程为常用的方法。

本发明的效果：本发明针对堇青石本身组成为2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂组分 及晶体结构特点，对堇青石采用先酸后碱的联合处理，先利用酸处理部分破坏 堇青石的晶体结构，使其中的部分MgO和Al₂O₃溶解，而SiO₂以无定型的方 式存在在陶瓷中，然后利用碱溶液将SiO₂溶出，这样不仅可以有效增加堇青石 的外比表面，而且溶出的部分SiO₂和Al₂O₃在MCM-22合成液中形成大量的- OH基团，有利于沸石的负载生长。由此在堇青石载体上表面合成出生长均匀、 结合牢靠的MCM-22沸石。本发明方法简单，合成条件易控制，处理成本低， 易于工业化，适用于各种堇青石载体。

附图说明

图1是本发明负载MCM-22沸石的典型XRD表征结果。

图2是本发明堇青石表面负载MCM-22沸石电镜结果。

具体实施方式