[发明专利]一种形态高度规则的A型沸石分子筛的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分子筛吸附材料技术领域，涉及一种形态高度规则的A型沸石的制备方法。

技术背景

A型沸石分子筛是最早被人工合成的沸石分子筛之一,其分子式为Na₉₆[(Al0₂)₉₆(Si0₂)₉₆] ·216H₂O。A 型沸石分子筛是具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，由硅氧四面体和铝氧四面体构成三维网络，具有均匀有序的孔道结构、以及良好的离子交换特性，被广泛用作洗涤助剂、吸附剂以及金属离子的载体等。

水热晶化法是合成A型沸石分子筛分子筛的常规方法，主要分为添加有机胺模板剂和不添加模板剂两种方法。

在没有使用模板剂的情况下，向铝源已溶解的溶液中滴加硅源，再进行水热晶化，通过对化学元素摩尔比、反应时间和温度的控制，可以制备出粒径在50nm以内的A型分子筛。

利用有机胺（TMAOH）为模板剂，采用分步法，先将铝源和硅源溶解，再混合晶化制备出100nm左右的A型沸石晶体，并用于沸石薄膜的制备。

然而，现有方法合成的A型沸石分子筛普遍具有形貌不规则、粒径分布不均匀、结晶度不够高等缺点，对其后期应用产生了很大的影响，并且合成周期长，制作工艺复杂。

发明内容

本发明的目的在于解决A型沸石分子筛形貌不规则、粒径分布不均匀的问题，而提出的一种低成本、操作简单的方法来高效地合成形态高度规则的A型沸石分子筛的方法。

经过长期的研究，发明人发现将硅酸钠与偏铝酸钠按照一个最佳的摩尔比分别溶解在适量的去离子水中，将两者搅拌混合均匀后，混合物经室温静置陈化、晶化后，将产物洗涤干燥，即得形貌均一、粒径较小的A型沸石分子筛。

本发明的目的是通过以下所述的技术方案实现的，具体步骤如下：

(a). 将硅酸钠溶解在去离子水中，搅拌至完全溶解配制得溶液A；

(b). 将偏铝酸钠溶解在与步骤a相同体积的去离子水中，搅拌至完全溶解配制得溶液B，上述原料的摩尔比为硅酸钠：偏铝酸钠=1:1.14；

(c). 将B溶液加入A中，继续搅拌，混合完全后得到初始反应液；

(d). 将反应初始液放入水热反应釜中，经过室温静置陈化8-16h，100℃晶化4-12h，洗涤，干燥即得产品。

根据上述方法制备出的A型沸石分子筛其中各氧化物的摩尔比为：n(Na₂O)：n(SiO₂)：n(Al₂O₃)：n(H₂O)=2.75:1.75:1:(160~210)。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

本发明的方法采用室温静置陈化，可实现合成高结晶度、形态高度规则的A型沸石分子筛，该制备方法简单，成本低廉，制得的A型沸石分子筛的特征是粒径可以达到5-7微米，分布均匀，形貌为高度规则的标准立方体。

附图说明

附图1为A型沸石样品1、样品2、样品3的XRD谱图比较

附图2为实施例1中A型沸石样品1的SEM图

附图3为实施例2中A型沸石样品2的SEM图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

将7.460g九水合硅酸钠溶解在24mL去离子水中，2.459g偏铝酸钠溶解在25mL去离子水中，分别搅拌至完全溶解。接着，将偏铝酸钠溶液加入到硅酸钠溶液中，继续搅拌约10min，形成初始反应液。将初始反应液转入50mL带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，室温静置陈化16h后，于100℃静置晶化4h，自然冷却至室温。产物用去离子水多次洗涤，60℃干燥12h，得到A型沸石样品1。

从对比例和实施例1的XRD图中可以看出：样品3没有A型沸石的特征峰，因此适当的陈化有利于形成形态均一的晶体。

实施例2：

将3.730g九水合硅酸钠溶解在12mL去离子水中，1.230g偏铝酸钠溶解在12mL去离子水中，分别搅拌至完全溶解。接着，将偏铝酸钠溶液加入到硅酸钠溶液中，继续搅拌约10min，形成初始反应液。将初始反应液转入50mL带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，室温静置陈化8h后，于100℃静置晶化12h，自然冷却至室温。产物用去离子水多次洗涤，60℃干燥12h，得到A型沸石样品2。

对比例：

将7.460g九水合硅酸钠溶解在24mL去离子水中，2.459g偏铝酸钠溶解在25mL去离子水中，分别搅拌至完全溶解。接着，将偏铝酸钠溶液加入到硅酸钠溶液中，继续搅拌约10min，形成初始反应液。将初始反应液转入50mL带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，未经室温陈化，于100℃静置晶化16h，自然冷却至室温。产物用去离子水多次洗涤，60℃干燥12h，得到A型沸石样品3。