[發(fā)明專利]一種快速水熱合成H-LTA型分子篩及其制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710761304.3
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN109422275B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樹東;顧一鳴;孫天軍;趙生生;柯權(quán)力;郭亞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C01B39/48
• 分類號: C01B39/48;B01J20/18;B01J29/70
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

本發(fā)明提供一種快速水熱合成H?LTA型分子篩及其制備方法及其應(yīng)用，該分子篩化學(xué)組成摩爾比為mH₂O：nXO₂：Y₂O₃，所述X為四價元素，Y為三價元素，其中0m2.4，n＝3.0～7.5，該分子篩為具有高結(jié)晶度，SAR為3.0～7.5，BET比表面積為825～913m²/g，納米尺寸280～400nm的LTA型分子篩。其制備方案包括在三價元素源(或四價元素源)中加入有機(jī)導(dǎo)向劑四甲基氫氧化銨(TMAOH)制成均散性濁液(或溶膠)；逐步滴加入四價元素源(或三價元素源)；攪拌均勻，室溫陳化、90～120℃靜態(tài)或攪拌晶化1～3天；離心洗滌干燥、焙燒四個步驟，該法制備簡單，合成周期短，產(chǎn)物結(jié)晶度高、比表面積大，在離子交換或浸漬應(yīng)用中可一步交換目標(biāo)離子，簡化了交換步驟。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種快速水熱合成H-LTA型分子篩及其制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

沸石分子篩具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)、離子交換能力、催化和吸附分離能力，目前已經(jīng)廣泛運(yùn)用為離子交換材料、工業(yè)催化劑和工業(yè)吸附劑。

沸石分子篩的主要結(jié)構(gòu)是TO₄四面體(T主要包括Si、Al等元素)通過雙八元環(huán)有序連接形成八面體結(jié)構(gòu)單元，早先就有關(guān)于微孔八元環(huán)LTA型分子篩的專利報道出來，其在吸附分離過程具有很大的優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注。專利US.3375205，US.3314752報道LTA型分子篩是一種具有立方晶系結(jié)晶態(tài)的硅鋁酸鹽，常規(guī)LTA型分子篩的匹配陽離子為Na⁺，其晶胞組成為|Na⁺₁₂(H₂O)₂₇|₈[Al₁₂Si₁₂O₄₈]₈-LTA，其孔道自由直徑為0.41nm，又常被稱之為4A型分子篩。LTA型分子篩內(nèi)孔道結(jié)構(gòu)的大小主要取決于包含在其分子篩晶格內(nèi)陽離子的類型和數(shù)量，在每一個晶胞中存在12個陽離子，以平衡晶胞中12個AlO₄四面體所攜帶的陰極電荷。常見的匹配陽離子有Na⁺、K⁺、Ca²⁺等，并分別得到孔徑分子篩。陽離子在LTA型沸石骨架上存在于SOD籠六原子環(huán)中心、八原子空穴通道、四原子環(huán)中靠近空穴的位置。金屬陽離子由于種類以及在分子篩孔道占據(jù)的位置不同，晶格相互作用力發(fā)生變化，其更加傾向于占據(jù)最高能量的分子篩骨架位置(J.Phys,Chem.1978,82,1655)。因此，不同金屬陽離子通過離子交換法獲得不同動力學(xué)孔道直徑的分子篩難易程度也會產(chǎn)生變化。

一定硅鋁比，離子交換后的LTA型分子篩在工業(yè)氮氧化物脫除技術(shù)方面(SCR)的應(yīng)用有著獨(dú)特的優(yōu)勢。在SCR過程中，通過離子交換引入Cu²⁺，其顯示出對NH₃還原體系下NO_x的高催化活性。其中，外在引入的Cu²⁺有充當(dāng)催化活性中心、匹配骨架陰離子電荷兩大作用。與常規(guī)商用催化劑Cu-SSZ-13相比，硅鋁比較高的Cu-LTA型分子篩(SAR＝16～23)能夠在900℃老化溫度，10％老化濕度下穩(wěn)定活化(Angew.Chem.2017,129,1–6)，催化性能顯著，在水熱穩(wěn)定性方面的性能遠(yuǎn)高于Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34催化劑。因此，通過合成具有高水熱穩(wěn)定性，有利于一步交換Cu²⁺的H-LTA型分子篩，也是目前NH₃-SCR市場應(yīng)用的研究方向和熱點(diǎn)。