[发明专利]一种载银分子筛Ag-ETS-10及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及载银分子筛Ag‑ETS‑10吸附剂及其制备方法和对惰性气体的吸附捕集与分离应用。载银分子筛Ag‑ETS‑10吸附剂的载银质量比例为0.01％～10％可自由调变，比表面积为300～500m2/g；载银分子筛制备的具体包括三个步骤：以氧化钛为原料的钠钾型ETS‑10分子筛合成、钠钾型ETS‑10分子筛铵交换与银物种担载，制备条件温和、操作简单方便且成本低廉。本发明所得载银分子筛Ag‑ETS‑10对惰性气体具有较好亲和力，适用于空气中氙捕集与提浓、氙氪分离与氧氩分离等过程，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及有害气体净化技术和环境功能材料技术领域，尤其涉及一种载银分子筛Ag-ETS-10及其制备方法与应用。

背景技术

氙在照明、航天、医疗以及基础研究等领域有着重要的用途。利用氙气极高的发光强度，可以填充光电管、闪光灯以及有雾航空导航灯；还可以用于医疗行业中的麻醉气体；氙性质不活泼，可作为冶金、半导体及其器件制作业中的保护气；氙气还可用于气体激光器和等离子流等。另外，制造半导体集成电路、液晶面板、太阳能电池面板、磁盘等半导体制品的工序中也使用氙，氙的需求量与日俱增。然而，氙为大气的微量成分(87ppb)，如从空气分离获得1L的氙需要11000000L的空气，因此，氙成为非常昂贵的气体。在核反应堆乏燃料后处理过程中不断排放氙同位素等放射性惰性气体核素，对环境和人体有害。因此，高效低成本的分离氙可带来经济效应和环境效益。

目前氙的纯化分离方法有低温精馏、膜分离技术、溶剂吸收法、吸附分离等，低温精馏法存在能耗比高、花费大等缺点。溶剂吸收法采用大量有机溶剂，存在溶剂泄漏与挥发造成二次污染的可能，实际操作困难。膜分离法存在分离膜易损，应用成本高，分离效率不足等特点，效果都不太理想。利用多孔材料进行物理吸附分离具有能耗低、设备简单、资金花费少等优点，是一种更有前景的方法。

沸石分子筛是目前市面上最大的一类微孔材料，但较低的选择性和吸附容量限制了它们的应用。沸石分子筛中的阳离子可以改变分子筛孔径、孔容以及晶体内的电场，从而改变分子筛的吸附性能。Ag离子作为一价平衡阳离子，因其具有3d空轨道结构，易与吸附质形成π络合作用。银交换沸石分子筛表现出不同寻常的吸附特性，特别是对所谓惰性气体Ar、Kr和Xe的吸附。

钛硅酸盐分子筛ETS-10的骨架由[SiO4]四面体与[TiO6]八面体通过氧桥连接，形成含12元环、7元环、5元环的三维孔结构。ETS-10在离子交换、吸附、光催化等方面都有一定作用。以往制备ETS-10分子筛存在的主要问题是合成出来的分子筛结晶度不高、存在杂晶相、合成步骤复杂。在很多报道中，需要用季铵盐、脂肪铵等有机模板剂合成ETS-10，也有一些研究报道了在没有模板剂的条件下也可以合成ETS-10，但需要大量的氟离子。因此，人们仍在继续研究探索简便而有效的ETS-10合成方法。

近年来公开了钛硅分子筛ETS-10的合成专利及文献。美国US4853202A首次公开了ETS-10的合成方法，但该专利采用三氯化钛为钛源，三氯化钛不会直接水解，需转化为四价时才会发生水解生成沉淀，这会影响最终的合成效果。而且，三氯化钛还不稳定、有强还原性、遇水或空气立即分解。中国天然气石油股份有限公司在中国专利CN201810986390.2(2019-01-25)中提出了一种无模板剂合成ETS-10的方法，合成方式新颖但存在石英杂相而导致其较低的结晶度且反应时间长。C.C.Pavel等通过改进模板剂的方法，缩短了晶化时间，但合成的分子筛含ETS-4杂晶，并与ETS-10分子筛发生了团聚。

发明内容

本发明在不加入模板剂和晶种的条件下，以锐钛型二氧化钛纳米颗粒为钛源，水玻璃为硅源，制备出了高纯度和高结晶度的ETS-10分子筛。提供了一种载银分子筛Ag-ETS-10吸附剂及其制备方法和对惰性气体的吸附捕集与分离应用，制备条件温和、操作简单方便且成本低廉。本发明的Ag-ETS-10对惰性气体具有较好亲和力，适用于空气中氙捕集与提浓、氙氪分离与氧氩分离等过程。

本发明采用的技术手段如下：