[发明专利]一种功能沸石分子筛材料及其制备方法

说明书

本发明属于沸石分子筛材料技术领域，具体为一种功能性核壳沸石分子筛材料及其制备方法。本发明通过热诱导界面定向生长方法制备的功能沸石分子筛是具有以特殊功能的高结晶无机纳米颗粒为核，多晶结构的微孔沸石分子筛为壳层的功能沸石分子筛材料。首先采用溶剂热合成法分别制备沸石前驱体和功能结晶核，然后将沸石前驱体和功能性结晶核高温焙烧；将焙烧后的复合材料放入含有硅源、铝源、磷源和模板剂的沸石合成母液中，溶剂热晶化，通过焙烧除去模板剂，最终得到多晶沸石分子筛包覆功能性结晶核的核壳结构功能沸石分子筛材料。功能性的核可赋予沸石光学、电学和磁学特性，使沸石在光、电和磁等领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于沸石分子筛材料技术领域，具体涉及一种功能性核壳沸石分子筛材料及其制备方法。

背景技术

多孔晶体材料包括沸石[CN201510683125.3]，金属有机框架材料（MOF）[CN201610364445.7]和共价有机框架材料（COF）[CN201910268780.0]，这些晶体材料优异的物理化学性质使其在石油化工、催化、气体吸附与分离和环境技术领域有着广泛的应用[CN201911350621.1；CN201611206863.X]。通过与一个或多个具有其他功能的客体相的复合制备具有精确成分和形貌的晶体多孔异质结构已被证实是一种很有前途的方法来拓宽多孔晶体材料的应用，可以通过不同组分之间的协同作用赋予多孔材料的新的功能，例如MOFs与Co₃V₂O₈复合应用于锂离子电池负极(CN201911297718.0)；COF与碳纳米管复合应用于制备点化学传感器(CN202010257334.2)；沸石分子筛与氧化钛复合应用于吸附分离和催化(CN201410116684.1)；沸石分子筛经过钙离子改性得到了具有较高止血效果的止血材料(CN200910154194.X);通过水热的方法将含有硅源、铝源、模板剂和镁盐的悬浊液水热晶化制备出具有荧光性能的荧光复合分子筛材料(CN200910194645.2)。上述研究主要集中在多孔晶体材料与客体物相的简单复合，然而，将具有特定形貌结构和特殊功能的客体结晶相与多孔晶体材料复合目前还很少报道，尤其是新型的沸石分子筛异质结构的精细设计还是很难实现。

沸石分子筛是一种无机晶体多孔材料，由TO₄（T=Si、Al、P等）四面体定向排列组成。由于沸石与客体晶体之间的晶格失配，当客体晶体的晶格常数或晶体结构超过一定阈值时，沸石不能在客体晶体表面外延生长。此外，由于构成沸石分子筛的基本单元具有刚性，不同于构成MOFs/COFs的柔性有机分子。因此，在温和的湿化学合成中，有机分子通过静电相互作用吸附在客体物种上，以降低结晶能。然而，在高温高压条件下，沸石无法生长于客体晶体上。

目前功能沸石分子筛材料的合成方法主要是通过沉淀法（CN 104741076 A；CN106040165 A；CN 108187738 A；CN 108126740 A）、离子交换法（CN 1915849 A）和浸渍法制备（CN 102049276 A）。虽然通过以上几种方式能够将客体物相与沸石分子筛结合，但所合成的材料结构不可控、组分不均一和不可调，且客体晶体和沸石之间的相互作用力弱，在苛刻的应用环境下结构不稳定，因此不能满足功能沸石分子筛在光热和磁热条件下的催化应用。

本发明提供了一种简单、易操作的方法来制备具有核壳结构的功能沸石分子筛材料的合成方法，不仅可作为磁热和光热催化剂，而且在吸附、分离、生物医药等方面也具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构稳定、性能优异的功能沸石分子筛材料及其制备方法。

本发明提出的功能沸石分子筛，是一种具有以特殊功能的高结晶无机纳米颗粒为核，多晶结构的微孔沸石分子筛为壳层的具有核壳结构的功能沸石分子筛材料。

本发明提出的上述功能沸石分子筛的制备方法，具体步骤如下：