[發明專利]一種鐵基FAU型沸石復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210222004.9
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114558545A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 陳洪;楚哲婷
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/30;C02F1/28;B01J29/14;C02F101/20
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

本發明公開了一種鐵基FAU型沸石復合材料及其制備方法和應用，該制備方法包括：取包括紅壤、無機堿和外加鈷源的原料混合，進行加熱活化處理，得到混合料，而后將其與水混合，配制成沸石前驅體；再進行水熱晶化，制得鐵基FAU型沸石復合材料。其原料成本低廉、易得，制備工藝簡單易行，操作方便，安全可靠，所制得鐵基FAU型沸石復合材料可用于不同重金屬離子的固定吸附，吸附效果好，可實現自然資源紅壤的高值化利用。

技術領域

本發明涉及無機非金屬材料技術領域，尤其是涉及一種鐵基FAU型沸石復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

沸石是一種擁有三維微孔結構的硅鋁酸鹽礦物，由于其微孔孔道的存在，其具有的優異的離子交換性能和吸附性能，常在復雜水相、固相環境條件下，被用于解決有毒元素與物質的遷移問題。半個世紀以來，分子篩作為主要的催化材料、吸附材料和離子交換材料，在石油加工、石油化工、精細化工中起著越來越重要的作用，其中包括FAU型沸石的多種沸石分子篩已廣泛應用于環境、化工等領域，每年產生數百億的價值。但現有沸石材料的吸附效果往往有限，吸附金屬種類單一；另外，傳統的FAU型沸石材料制備步驟繁瑣，且通常需要加入至少一種模板劑，之后還需要通過煅燒或溶劑溶解去除模板劑，這不僅增加了合成成本還造成了二次環境污染。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種鐵基FAU型沸石復合材料及其制備方法和應用。

本發明的第一方面，提出了一種鐵基FAU型沸石復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將包括紅壤、無機堿和外加硅源的原料混合，而后進行加熱活化處理，得到混合料；

S2、將所述混合料與水混合，配制成沸石前驅體；

S3、將所述沸石前驅體進行水熱晶化，制得鐵基FAU型沸石復合材料。

根據本發明實施例的鐵基FAU型沸石復合材料的制備方法，至少具有以下有益效果：該制備方法以紅壤、無機堿和外加硅源為原料，通過堿法加熱活化和水熱晶化，利用紅壤中的硅鋁成分和氧化鐵成分轉化成骨架結構為FAU型的鐵基FAU型沸石復合材料。其原料成本低廉、易得，制備工藝簡單易行，操作方便；制備過程未引入高污染性的模板劑，可避免傳統FAU沸石材料制備過程模板劑的引入和去除，所造成的合成成本增加和環境污染，安全可靠；紅壤原料地域分布廣泛，尤其中國南方園林、農田、住宅旁儲量巨大，隨處易得，紅壤中鐵含量高，鐵對陰離子的吸附能力使得制得的產品鐵基FAU型沸石復合材料相對于常規沸石材料，能同步地進行陰陽離子的去除，所制得鐵基FAU型沸石復合材料可應用于不同重金屬離子(包括Cr₂O₇^2-、AsO₃^3-、Cu²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺等)的吸附固定，吸附效果好；通過該方法可將紅壤這一儲量豐富的自然資源成功轉化為有高的經濟價值和生態價值的多孔材料鐵基FAU型沸石復合材料，為解決自然資源高值化利用問題提供了一條綠色有效的新途徑。

在本發明的一些實施方式中，步驟S1中，所述加熱活化處理的溫度為90～300℃；優選溫度為120～300℃。活化時間可控制在0～50h，優選為0～30h。

在本發明的一些實施方式中，步驟S3中，所述水熱晶化的溫度為80～200℃，優選100～150℃；優選地，水熱晶化的時間為5～120h，優選10～100h。