[發明專利]一種高效、快速、綠色的沸石分子篩制備方法

有效

• 申請號: 201910454936.4
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110156039B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王殳凹;張明星;陳俊暢
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C01B39/16
• 分類號: C01B39/16;C01B39/22;C01B39/54;C01B39/04
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 曹成俊

本發明涉及一種沸石分子篩的制備方法，包括以下步驟：將硅源、鋁源和磷源中的至少一種、堿性物質、模板劑和水混勻，得到沸石分子篩前驅體溶液，所述沸石分子篩前驅體溶液中至少包括硅源；將所述沸石分子篩前驅體溶液在20?30℃下熟化10?15h；對熟化后的溶液進行電離輻射，然后將得到的固體洗滌至中性后干燥，得到所述沸石分子篩。本發明是一種綠色、簡單且極低成本的制備方法，在電離輻射源照射下，沸石分子篩合成周期短，制備過程中無需加熱，降低了能耗，并避免了高壓體系。

技術領域

本發明涉及分子篩制備技術領域，尤其涉及一種高效、快速、綠色的沸石分子篩制備方法。

背景技術

沸石分子篩是指一類具有規則的孔道結構、走向一定、孔徑大小確定的無機晶體材料，主要組成包括鋁、硅、氧、磷等其它金屬陽離子，結構一般由TO₄(T主要為Al，Si，P)四面體組成的三維網狀骨架結構。以骨架元素組成分類，沸石分子篩可分為硅鋁沸石分子篩、鋁磷沸石分子篩、全硅沸石分子篩等。由于其規整的孔徑分布和豐富的拓撲結構，沸石分子篩具有吸附、催化、離子交換、耐酸耐堿等性能，通常被用作吸附分離劑、催化劑、離子交換劑、干燥劑、飼料添加劑等，應用領域十分廣泛，涉及工業、農業、國防等部門。

目前，沸石分子篩的合成方法主要包括水熱合成法、離子熱合成法、氣相轉移法、干膠合成法、無溶劑合成法及微波合成法。水熱合成法是將合成沸石分子篩的前驅體預先分散在水中，然后在一定的溫度和自生壓力下經過成核、生長、結晶等過程形成沸石分子篩，該方法成本低、結晶度好，溶劑多樣性，易于工業化；離子熱合成法是將合成沸石分子篩的原料分散于離子液體或低共熔混合物中，再在一定溫度下合成沸石分子篩，該方法低壓反應，安全；氣相合成法是將不含模板劑的沸石分子篩前驅體制備成干凝膠，再在少量有機胺和水作為液相成分的氣氛下，通過一定的溫度將其轉變為沸石分子篩，該方法綠色、混合溶劑可循環利用，產物結晶度高；干膠合成法是將合成沸石分子篩的原料制成無定型干膠，再將干膠烘干成干粉，最后在水蒸汽氣氛下合成沸石分子篩，該方法模板劑用量少，產率有所提高；無溶劑合成法是將合成沸石分子篩的原料用研缽研磨均勻后，放入聚四氟乙烯反應釜，密封后在一定的高溫下合成沸石分子篩，該方法無溶劑污染，安全；微波合成法是將合成沸石分子篩的原料混合均勻后裝入反應釜，再在微波加熱下合成沸石分子篩，該方法時間短，合成出的沸石分子篩粒徑小。

目前，工業上制備沸石分子篩的主流方法仍是水熱合成法。該技術中產物結晶時間長，合成周期久，合成的產物中存在雜相，且反應需在高溫下進行，反應過程中會產生蒸汽壓，從而對反應設備的要求高。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種高效、快速、綠色的沸石分子篩制備方法，本發明方法是一種綠色、簡單且極低成本的制備方法，在電離輻射源照射下，沸石分子篩合成周期短，制備過程中無需加熱，降低了能耗，并避免了高壓體系。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種沸石分子篩的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅源、鋁源和磷源中的至少一種、堿性物質、模板劑和水混勻，得到沸石分子篩前驅體溶液，所述沸石分子篩前驅體溶液中至少包括硅源；將所述沸石分子篩前驅體溶液在20-30℃下熟化10-15h；

(2)對熟化后的溶液進行電離輻射，然后將得到的固體洗滌至中性后干燥，得到所述沸石分子篩。

進一步地，在步驟(1)中，所述硅源為Na₂SiO₃、二氧化硅、硅膠、正硅酸四乙酯中的一種或幾種。

進一步地，在步驟(1)中，所述鋁源為NaAlO₂、氧化鋁、氫氧化鋁、硫酸鋁、異丙醇鋁中的一種或幾種。

進一步地，在步驟(1)中，所述磷源為磷酸、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉中的一種或幾種。