CN100567151C - 低温超声波晶化法快速合成纳米x型分子筛的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温超声波晶化法快速合成纳米X型分子筛的方法，尤其涉及一种无模板剂，低温条件下超声波晶化法快速合成均匀的纳米X型分子筛的方法；该方法的工艺流程为：把铝源加入pH＞14的NaOH溶液中，搅拌溶解至澄清，得到溶液A；把硅源慢慢滴加到A中，剧烈搅拌数小时，得到凝胶溶液B，把B放入温度为30～80℃的水浴中超声波晶化20～80min，合成的产物经洗涤，过滤，干燥，最后得到X型分子筛；该法操作十分简单易行，合成温度低，合成时间短，得到颗粒均匀的纳米X型分子筛。
Description
技术领域
本发明涉及到一种合成纳米X型分子筛的方法，尤其是涉及到一种无模板剂，低温条件下快速合成颗粒均匀的纳米X型分子筛。
背景技术
X型分子筛的用途广泛，如可作为催化剂、干燥剂和吸附剂，用于气体分离，废水处理等，早已引起众多研究者的关注。目前分子筛的制备方法主要有水热法(无机材料学报，2001，16：63～68)、微波法(石油学报，1999，15：89～91)、空间限制法(Chin.Chem.Lett.，2002，13：385～388)等，但就合成X型分子筛而言，一般都采用水热法，但水热法耗能，反应周期长，颗粒的粒径大且分布宽(1～10μm)。其他报道还有Xu(Microporous and MesoporousMaterials，2004，75：173～181)等和Decio Coutinho(Microporous and MesoporousMaterials，2002，52：79～91)等分别采用微波-水热法和脉冲激光沉积法制备NaX分子筛膜。微波法虽合成速度快但合成量少，但工业化尚存在问题。空间限制法能合成纳米分子筛，但高温去除惰性介质会引起严重的团聚。
超声波化学是指利用声空化能加速和控制化学反应，提高反应产率和引发新的化学反应的一门新的交叉学科。超声波可通过液体介质向四周传播，并在液体介质中产生超声空化现象，液体中的微小泡核在声波作用下被激活，表现为泡核的振荡生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程。在空化泡崩溃的极短时间内，会在其周围极小空间内产生1900～5200K的高温和超过50MPa的高压，瞬时温度变化率高达109K/s并伴有强烈的冲击波和瞬时速度高达400km/h的微射流。这些现象可以增加非均相反应的表面积，改善界面间的传质速率，促进新相的形成，已广泛应用于粉体材料的制备。目前，超声波合成分子筛的报道极少，只有用超声波合成4A分子筛(高等学校化学学报，2005，26(9)：1603～1606)和介孔MCM-41(Microporous and Mesoporous Materials，2004，(74)：37～47)。尚未有采用超声波法合成X型分子筛的报道发表。
发明内容
本发明提供一种X型分子筛的合成方法，尤其是提供一种无模板剂，低温条件下超声波晶化法快速合成均匀的纳米X型分子筛的方法。该法的工艺流程为：把铝源加入pH＞14的NaOH溶液中，搅拌溶解至澄清，得到溶液A；把硅源慢慢滴加到A中，剧烈搅拌数小时，得到凝胶溶液B，物质的摩尔比为Na2O∶SiO2∶Al2O3∶H2O＝5～11∶3.0～4.0∶1∶100～240，把B放入温度为30～80℃的水浴中超声波晶化20～80min，合成的产物经洗涤，过滤，干燥，最后得到纳米X型分子筛。
所述的铝源为硫酸铝、硝酸铝、异丙醇铝、偏铝酸钠或铝酸钠。
所述的硅源为水玻璃、正硅酸乙酯、硅酸、二氧化硅或硅溶胶。
所述的超声波功率为120W。
合成的纳米X型分子筛颗粒均匀5～40nm，该法操作十分简单易行，合成温度低，合成时间短，得到颗粒均匀的纳米X型分子筛。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种不需加有机模板剂，不需空间限制剂，不需陈化，在低温条件下就可快速合成均匀的纳米X型分子筛的方法。
附图说明
图1是合成X型分子筛的X射线衍射(XRD)图。
图2是合成X型分子筛的透射电镜(TEM)照片之一。
图3是合成X型分子筛的透射电镜(TEM)照片之二。
具体实施方式
实例1.
称取氢氧化钠19.0g，溶于80.0g水中，再加入10.0g铝酸钠，使之澄清，转入三口烧瓶中，再滴加硅溶胶34.5g，剧烈搅拌6～18h，在30～80℃的水浴中超声波晶化20～80min，反复用0.01mol/L的氢氧化钠溶液洗涤，过滤，干燥后即可得到纳米X型分子筛。
实例2
称取氢氧化钠32.0g，溶于110.0g水中，再加入10.0g铝酸钠，使之澄清，转入三口烧瓶中，再滴加硅溶胶48.5g，剧烈搅拌6～18h，在30～80℃的水浴中超声波晶化20～80min，反复用0.01mol/L的氢氧化钠溶液洗涤，过滤，干燥即可得到纳米X型分子筛。
实例3
称取氢氧化钠40.5g，溶于170.0g水中，再加入16.0g铝酸钠，使之澄清，转入三口烧瓶中，再滴加硅溶胶52.5g，剧烈搅拌6～18h，在30～80℃的水浴中超声波晶化20～80min，反复用0.01mol/L的氢氧化钠溶液洗涤，过滤，干燥即可得到纳米X型分子筛。
实例4
称取氢氧化钠51.6g，溶于210.0g水中，再加入19.0g铝酸钠，使之澄清，转入三口烧瓶中，再滴加硅溶胶60.0g，剧烈搅拌6～18h，在30～80℃的水浴中超声波晶化20～80min，反复用0.01mol/L的氢氧化钠溶液洗涤，过滤，干燥即可得到纳米X型分子筛。
Claims (4)
1.一种低温超声波晶化法快速合成纳米X型分子筛的方法，其步骤包括：
(a)取NaOH溶于水中，使其澄清；
(b)加入铝源到(a)配制的溶液中，搅拌使其澄清；
(c)再滴加硅源到(b)配制的溶液中，搅拌6～18h，形成白色凝胶，其摩尔比为Na2O∶SiO2∶Al2O3∶H2O＝5～11∶3～4∶1∶100～240；
(d)把(c)得到的凝胶在温度为30～80℃的低温条件下超声波晶化，经洗涤，过滤，干燥，得到纳米X型分子筛；其中的超声波晶化时间为20～80min，超声波功率为120W。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于所述的(a)中碱溶液的pH＞14。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于所述的(b)中铝源为硫酸铝、硝酸铝、异丙醇铝、偏铝酸钠或铝酸钠。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于所述的(c)中硅源为水玻璃、正硅酸乙酯、硅酸、二氧化硅或硅溶胶。
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