CN106587101A - 一种适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成方法,包括如下步骤:(1)、容器中加入配方量的水和有机硅烷化试剂搅拌均匀,再加入配方量的非离子型表面活性剂P123和氟化钠,混合均匀后升温搅拌除去有机硅烷化试剂水解产生的甲醇,得到预处理液;(2)、向预处理液中加入配方量的无机杂原子盐和模板剂,配制成均匀凝胶,然后转移到不锈钢反应釜中密闭水热处理,得到悬浊液;(3)、将悬浊液抽滤、洗涤、干燥并焙烧,得到白色粉体产物。本发明的合成方法制备的产品为纳米沸石分子筛,比表面积大,结晶度高,具有超强的疏水性能,具有工艺简单,生产成本低的特点,适用于VOCs吸附。
Description
技术领域
本发明属于无机合成及催化剂制备领域,具体地说是涉及一种适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成方法。
背景技术
沸石分子筛类材料作为催化剂、催化剂载体、干燥剂及吸附剂被广泛应用于化学工业中,据统计,每年全世界的沸石分子筛类材料用量已超过十万吨。现有的沸石分子筛的种类已超过120多种,孔道尺寸从微孔扩展到介孔。沸石分子筛具有大的比表面积和吸附容量,表面存在酸碱中心,可以通过调节材料的亲水和疏水性来控制其吸附性质;孔道中的特殊电场效应可以有效激活反应物,单一的孔径分布可以有效地进行分子识别;并可通过同晶取代等物理化学方法以及担载其他活性组分来修饰其物理化学性质。作为吸附剂或催化剂在小分子有效捕获、择形催化、过渡态分子和产物分子的有效分离等方面得到广泛应用。
与其他吸附剂相比,分子筛有许多特殊的吸附性能,首先,各种类型的分子筛的孔径和孔口大小都有一定界限,能将比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内,而把比孔道直径大的物质分子排斥在外,从而使分子大小不同的混合物分开,起到筛分分子的功能。其次分子筛骨架中硅原子被铝原子代替时沸石骨架将带有负电荷,这种负电荷由处在骨架外的单价或多价阳离子来补偿,在吸附性能上呈现出对极性分子有较高的亲和力,对于大小相近的分子,极性越大则越易被分子筛吸附。分子筛吸附有机物分子的能力随着不饱和性增大而增大;分子筛的吸附能力强,在吸附质浓度低和吸附温度较高的情况下仍能保持较高的吸附能力,而普通吸附剂如硅胶、活性氧化铝的平衡吸附量则受吸附质浓度影响较大,甚至在较高吸附温度下丧失吸附能力,这种特点使得分子筛能广泛地应用于气体和液体的深度干燥及净化过程中。这种孔道结构的易调变性与少有的整体稳定性使得分子筛从其他吸附剂中脱颖而出。
挥发性有机物(VOCs)的种类繁多,成分复杂,对环境的危害很大,我国已经将其纳入减排范围。沸石转轮浓缩技术是针对低浓度VOCs的治理而发展起来的一种新技术,与催化燃烧或高温焚烧进行组合,形成了沸石转轮吸附浓缩+焚烧技术。整个沸石转轮吸附浓缩技术中,用于吸附浓缩的疏水性沸石分子筛是其核心。随着研发的进一步深化,沸石分子筛作为疏水性吸附的优势越来越明显,已在进行工业化应用研究。
CN201510233418.1公开了一种超疏水性含Ti纳米丝光沸石分子筛的制备方法。具体步骤:首先合成具有丰富介孔结构的纳米丝光沸石分子筛为前驱体,随后结合深度脱铝和气固相同晶置换法后补过渡金属的方法将Ti反应活性中心植入沸石骨架中,最后通过有机硅烷化试剂表面改性后处理制备超疏水性含Ti的纳米丝光沸石分子筛。该方法成本较高,且在分子筛合成后再植入钛,并进行疏水改性,步骤繁琐,不适合工业化生产。
CN201210469450.6公开了一种沸石分子筛的疏水改性处理方法,首先将分子筛进行400~600℃高温活化,然后用经过充分干燥的甲苯,加入适量的偶联剂,在110~120℃回流反应10~20h,降温,过滤,用乙醇洗涤,并充分干燥,得到疏水型分子筛。采用不同取代基的偶联剂,在分子筛表面进行疏水改性,得到疏水能力不同的分子筛。该方法需要预先对分子筛进行高温活化处理,步骤繁琐,并需要用到毒性较高的甲苯,且后处理时间较长,成本高,不利于工业化放大生产。
CN99103705.7公布了一种合成疏水性中介孔分子筛的方法,在长链有机模板剂的存在下,使用不同的催化剂,烷基有机硅氧烷与正硅乙酯分别在水体系或醇水共溶剂条件下水解缩合,室温下一步合成疏水中介孔分子筛。该方法采用的模板剂价格昂贵,且反应时间太长,不适合工业化生产。
针对现有技术的上述缺点,研发一种工艺简单,成本低的适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成方法,能够制备得到比表面积大、结晶度高、疏水性能超强且VOCs吸附容量大,适宜工业化生产的纳米沸石分子筛具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成方法,以克服现有技术中的上述缺陷,能够制备得到比表面积大、结晶度高、疏水性能超强且VOCs吸附容量大,适宜工业化生产的纳米沸石分子筛,同时具有工艺简单,成本低的特点。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成方法,包括如下步骤:
(1)、容器中加入配方量的水和有机硅烷化试剂搅拌均匀,再加入配方量的非离子型表面活性剂P123和氟化钠,混合均匀后升温搅拌除去有机硅烷化试剂水解产生的甲醇,得到预处理液;
(2)、向步骤(1)的预处理液中加入配方量的无机杂原子盐和模板剂,配制成均匀凝胶,然后转移到不锈钢反应釜中密闭水热处理,得到悬浊液;
(3)、将步骤(2)的悬浊液抽滤、洗涤、干燥并焙烧后得到产物。
根据本发明,所述步骤(1)和(2)中的有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:(0.005~0.03):(0.005~0.25):(0.05~0.5):(10~50),所述步骤(1)中的非离子型表面活性剂P123与有机硅烷化试剂(以SiO2计)的投料质量比为0.01~0.05:1。
优选地,所述步骤(1)和(2)中的有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:(0.005~0.02):(0.005~0.2):(0.1~0.4):(15~30),所述步骤(1)中的非离子型表面活性剂P123与有机硅烷化试剂(以SiO2计)的投料质量比为0.01~0.04:1。
根据本发明,所述步骤(1)中的有机硅烷化试剂为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷其中的一种或几种。
根据本发明,所述步骤(2)中的无机杂原子盐为氯化盐、硝酸盐、硫酸盐和醋酸盐中的一种或几种;无机杂原子盐中的杂原子选自镓(Ga)、锗(Ge)、钛(Ti)和锆(Zr)中的一种或几种。
根据本发明,所述步骤(2)中的模板剂为甲胺、乙胺、丙胺、正丁胺、二乙胺、三乙胺、异丙胺、二异丙胺、己胺、己二胺和氨水中的一种或几种。
根据本发明,所述步骤(2)中的水热处理温度为140~180℃,处理时间为20~100h。
优选地,所述步骤(2)中水热处理温度为150~180℃,处理时间为20~70h。
根据本发明,所述步骤(1)中的升温搅拌条件为:升温至80±5℃,搅拌4±0.5h。
所述的合成方法制备得到的沸石分子筛的应用,用于VOCs吸附。
与现有技术相比,本发明的纳米沸石分子筛的合成方法具有以下优点:
1)、本发明的合成方法采用非离子型表面活性剂P123和氟化钠预处理的有机硅烷化试剂来合成疏水性纳米沸石分子筛,同时加入无机杂原子盐调节骨架杂原子量;合成的纳米沸石分子筛的比表面积大,结晶度高,具有超强的疏水性能,VOCs吸附容量大,且可以一定范围内调节骨架杂原子的含量,有利于进行工业化生产。
2)、加入表面活性剂,有效地降低了晶化过程所需的能量,促进了纳米颗粒的形成,使得晶化时间缩短;矿化剂氟离子可有效地提高产品结晶度,减少了模板剂的使用,因此具有工艺简单,生产成本低的特点。
3)、本发明的方法合成的纳米沸石分子筛适用于VOCs吸附,具有良好的吸附效果。
附图说明
图1为实施例1-7的XRD图谱。
图2为实施例1的SEM图。
其中:图1中横坐标表示XRD衍射仪扫描的2θ角度范围,纵坐标表示衍射峰强度。图1中a、b、c、d、e、f、g、h分别表示实施例1-7制备的分子筛A、B、C、D、E、F、G及ZSM-5分子筛对比样的XRD图谱。
图2中十小格表示5μm。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明做进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
以下实施例中所使用的原料均为市售,其中:
ZSM-5分子筛对比样,购买自国药集团化学试剂有限公司,硅铝比为300,BET比表面积350m2/g,其XRD特征峰的位置为:2theta=7.94°,8.90°,23.10°,2.27°,23.42°,23.98°,定义其结晶度为100%,以下实施例中的结晶度均与该对比样参照。
非离子型表面活性剂:聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)平均分子量为5800。
实施例1、适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成
(1)、称取29.89mol去离子水、0.5mol甲基三甲氧基硅烷和0.5mol乙基三甲氧基硅烷(有机硅烷化试剂),搅拌均匀后再加入0.6g非离子型表面活性剂P123和0.005mol氟化钠,混合均匀后加热至80±5℃,保持搅拌4±0.5h,敞口赶除水解生成的甲醇,得到预处理液;
(2)、向预处理液中加入0.01mol氯化镓、6.5g 70%(质量)乙胺水溶液(含0.11mol水,0.1mol乙胺),混合均匀后投入不锈钢反应釜中,密闭150℃晶化20h得到乳白色的悬浊液。
(3)、将悬浊液抽滤,然后用200g去离子水洗涤,并于110℃干燥6h,500℃焙烧3h得到白色粉体产品A。
其中,有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:0.005:0.01:0.1:30,P123与有机硅烷化试剂的质量比为0.01:1。
经X射线粉末衍射法测定,白色粉体产品A为ZSM-5分子筛,相对结晶度为102%,XRD图谱如图1中a曲线所示,SEM图如图2所示。由图2可知,实施例1合成的ZSM-5分子筛的晶体尺寸为300~500nm。BET比表面积为402m2/g。
实施例2~7除以下不同外,其余条件均同实施例1。
实施例2、适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成
步骤(1)中,去离子水量为50mol,有机硅烷化试剂为0.3mol甲基三甲氧基硅烷和0.7mol二甲基二甲氧基硅烷,非离子型表面活性剂P123的量为1.8g,氟化钠的量为0.01mol。
步骤(2)中,杂原子盐为0.01mol硝酸锗,有机胺为0.05mol丙胺,晶化温度为160℃,晶化时间为40h,制备得到白色粉体产品B。
其中,有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:0.01:0.01:0.05:50,P123与有机硅烷化试剂(以SiO2计)的质量比为0.03:1。
经X射线粉末衍射法测定,白色粉体产品B为ZSM-5分子筛,相对结晶度为105%,XRD图谱如图1中b曲线所示,实施例2合成的ZSM-5分子筛的晶体尺寸为300~500nm。BET比表面积为385m2/g。
实施例3、适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成
步骤(1)中,去离子水为9.74mol,有机硅烷化试剂为1mol二乙基二甲氧基硅烷,非离子型表面活性剂P123的量为1.2g,氟化钠的量为0.03mol;
步骤(2)中,杂原子盐为0.01mol硫酸钛,有机胺为7.8g 40(质量)%甲胺水溶液(含0.1mol甲胺,0.26mol水)和0.1mol正丁胺的混合物,晶化温度为140℃,晶化时间为100h,制备得到白色粉体产品C。
其中:有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:0.03:0.01:0.2:10,P123与有机硅烷化试剂的质量比(以SiO2计)为0.02:1。
经X射线粉末衍射法测定,白色粉体产品C为ZSM-5分子筛,相对结晶度为108%。XRD图谱如图1中c曲线所示,实施例3合成的ZSM-5分子筛的晶体尺寸为300~500nm。BET比表面积为410m2/g。
实施例4、适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成
步骤(1)中,去离子水量为50mol,有机硅烷化试剂为1mol氯丙基三甲氧基硅烷,非离子型表面活性剂P123的量为3.0g,氟化钠的量为0.01mol。
步骤(2)中,杂原子盐为0.25mol醋酸锆,有机胺为0.2mol二乙胺和0.3mol三乙胺,晶化温度为150℃,晶化时间80h,制备得到白色粉体产品D。
其中:有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:0.01:0.25:0.5:50,P123与有机硅烷化试剂的质量比(以SiO2计)为0.05:1。
经X射线粉末衍射法测定,白色粉体产品D为ZSM-5分子筛,相对结晶度为102%。XRD图谱如图1中d曲线所示,实施例4合成的ZSM-5分子筛的晶体尺寸为300~500nm。BET比表面积为394m2/g。
实施例5、适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成
步骤(1)中,去离子水量为25mol,有机硅烷化试剂为0.5mol氯丙基三甲氧基硅烷和0.5mol甲基三甲氧基硅烷,非离子型表面活性剂P123的量为2.4g,氟化钠的量为0.02mol。
步骤(2)中,杂原子盐为0.1mol氯化锗和0.1mol硫酸钛,有机胺为0.1mol异丙胺和0.3mol二异丙胺,晶化温度为170℃,晶化时间为60h,制备得到白色粉体产品E。
其中:有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:0.02:0.2:0.4:25,P123与有机硅烷化试剂(以SiO2计)的质量比为0.04:1。
经X射线粉末衍射法测定,白色粉体产品E为ZSM-5分子筛,相对结晶度为102%。XRD图谱如图1中e曲线所示,实施例5合成的ZSM-5分子筛的晶体尺寸为300~500nm。BET比表面积为369m2/g。
实施例6、适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成
步骤(1)中,去离子水量为35mol,有机硅烷化试剂为0.5mol二乙基二甲氧基硅烷和0.5mol甲基三甲氧基硅烷的混合物,非离子型表面活性剂P123的量为1.8g,氟化钠的量为0.015mol。
步骤(2)中,杂原子盐为0.15mol四氯化钛,有机胺为0.1mol己胺和0.2mol己二胺,晶化温度为180℃,晶化时间30h,制备得到白色粉体产品F。
其中:有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:0.015:0.15:0.3:35,P123与有机硅烷化试剂(以SiO2计)的质量比为0.03:1。
经X射线粉末衍射法测定,白色粉体产品F为ZSM-5分子筛,相对结晶度为105%。XRD图谱如图1中f曲线所示,实施例6合成的ZSM-5分子筛的晶体尺寸为300~500nm。BET比表面积为380m2/g。
实施例7、适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成
步骤(1)中,去离子水量为14.29mol,有机硅烷化试剂为0.4mol二甲基二甲氧基硅烷和0.6mol甲基三甲氧基硅烷,非离子型表面活性剂P123的量为1.2g,氟化钠的量为0.02mol。
步骤(2)中,杂原子盐为0.005mol硝酸锆,有机胺为17.03g 25(质量)%氨水溶液(含0.25mol氨,0.71mol水),晶化温度为150℃,晶化时间为70h,制备得到白色粉体产品G。
其中:有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:0.02:0.005:0.25:15,P123与有机硅烷化试剂(以SiO2计)的质量比为0.02:1。
经X射线粉末衍射法测定,白色粉体产品G为ZSM-5分子筛,相对结晶度为102%。XRD图谱如图1中g曲线所示,实施例7合成的ZSM-5分子筛的晶体尺寸为300~500nm。BET比表面积为392m2/g。
实施例8、分子筛吸附性能测试
选用国药集团试剂公司购买的硅铝比为300的ZSM-5分子筛对比样品做参照。
按照国家标准GB6287-1986《分子筛静态水吸附测定方法》分别测试实施例1-7合成的纳米沸石分子筛的疏水性能,并与对比样品进行对比,具体方法如下:
1)用电子天平对已恒定重量的称量瓶称量(准确至0.2mg),再向瓶中倒入适量经活化处理的分子筛样品,立即盖上瓶盖称重。
2)然后打开瓶盖,将瓶置于盛有氯化钠饱和水溶液(约1000ml)的干燥器中,在30℃~35℃的恒温下吸附24h,打开干燥器盖,立即盖上称量瓶盖进行称量(准确至0.2mg)。
按下式计算分子筛的静态水吸附量:
X=(m3-m2)/(m2-m1)×100%
其中,X——静态水吸附量,%;
m1——称量瓶重量,g;
m2——分子筛初始重量(干重)加称量瓶重量,g;
m3——分子筛达到稳定吸附后的重量(湿重)加称量瓶重量,g。
VOCs吸附量的试验方法如下:
本实施例中,选取几种典型的有机物分子作为VOCs源。
1)用电子天平对已恒定重量的称量瓶称量(准确至0.2mg),再向瓶中倒入适量经活化处理的分子筛样品,立即盖上瓶盖称重。
2)然后打开瓶盖,将瓶置于干燥器中,连接真空泵,将干燥器内压力抽至低于1000Pa,关上真空泵阀门,打开VOCs源阀门,将VOCs源与干燥器联通,在30℃~35℃VOCs的饱和蒸汽压下吸附24h,关闭VOCs源阀门,放空后打开干燥器盖,立即盖上称量瓶盖进行称量(准确至0.2mg)。
按下式计算分子筛的静态VOCs吸附量:
X=(m3-m2)/(m2-m1)×100%
其中,X——静态VOCs吸附量,%;
m1——称量瓶重量,g;
m2——分子筛初始重量(干重)加称量瓶重量,g;
m3——分子筛达到稳定吸附后的重量(湿重)加称量瓶重量,g。
试验结果如表1所示。
表1纳米沸石分子筛的静态水吸附量及VOCs吸附量(单位:%)
由表1的数据可知:(1)与对比样品相比,本发明的合成方法制备的纳米沸石分子筛对水的吸附作用极弱,说明本发明的合成方法制备的纳米沸石分子筛具有超强的疏水性能;(2)本发明的合成方法制备的纳米沸石分子筛对各种VOCs分子的吸附量高于对比样品。
实施例9、典型VOCs分子的吸附性能测试
用苯吸附仪测试本发明的合成方法制备的纳米沸石分子筛对典型VOCs分子的吸附性能,及不同湿度下本发明的合成方法制备的纳米沸石分子筛对典型VOCs分子的吸附性能。具体方法为:
通过苯吸附仪测量P/P0=0.175和0.95分压条件下样品吸附苯分子的量,吸附温度20℃。具体在如下三种吸附条件下进行测试。
(1)、干燥,即样品测试前在550℃活化2h,得到干燥样品,然后测试干燥样品的吸附性能。
(2)、RH 60%增湿处理,即将干燥后的样品用相对湿度(RH)为60%的气流在20℃处理6h,然后测试RH 60%增湿的样品的吸附性能。
(3)、RH 80%增湿处理,即将干燥后的样品用相对湿度为80%的气流在20℃处理6h,然后测试RH 80%增湿的样品的吸附性能。
测试结果列于表2。
表2本发明的纳米沸石分子筛的苯吸附量(单位:%)
由表2的数据可以看出,与对比样品相比,本发明的合成方法制备的纳米沸石分子筛经过增湿处理后,对典型VOCs分子苯的吸附量减少不明显,而对比样品增湿后吸附量显著降低,说明本发明的合成方法制备的纳米沸石分子筛具有超强的疏水性能,且具有较大的VOCs吸附容量。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只作为范例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种适用于VOCs吸附的纳米沸石分子筛的合成方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)、容器中加入配方量的水和有机硅烷化试剂搅拌均匀,再加入配方量的非离子型表面活性剂P123和氟化钠,混合均匀后升温搅拌除去有机硅烷化试剂水解产生的甲醇,得到预处理液;
(2)、向步骤(1)的预处理液中加入配方量的无机杂原子盐和模板剂,配制成均匀凝胶,然后转移到不锈钢反应釜中密闭水热处理,得到悬浊液;
(3)、将步骤(2)的悬浊液抽滤、洗涤、干燥并焙烧后得到产物。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(1)和(2)中的有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:(0.005~0.03):(0.005~0.25):(0.05~0.5):(10~50),所述步骤(1)中的非离子型表面活性剂P123与有机硅烷化试剂(以SiO2计)的投料质量比为0.01~0.05:1。
3.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(1)和(2)中的有机硅烷化试剂(以SiO2计)、氟化钠、无机杂原子盐、模板剂和水的摩尔比为1:(0.005~0.02):(0.005~0.2):(0.1~0.4):(15~30),所述步骤(1)中的非离子型表面活性剂P123与有机硅烷化试剂(以SiO2计)的投料质量比为0.01~0.04:1。
4.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(1)中的有机硅烷化试剂为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(2)中的无机杂原子盐为氯化盐、硝酸盐、硫酸盐和醋酸盐中的一种或几种,无机杂原子盐中的杂原子选自Ga、Ge、Ti和Zr中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(2)中的模板剂为甲胺、乙胺、丙胺、正丁胺、二乙胺、三乙胺、异丙胺、二异丙胺、己胺、己二胺和氨水中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(2)中的水热处理温度为140~180℃,处理时间为20~100h。
8.根据权利要求7所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(2)中水热处理温度为150~180℃,处理时间为20~70h。
9.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述步骤(1)中的升温搅拌条件为:升温至80±5℃,搅拌4±0.5h。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的合成方法制备得到的纳米沸石分子筛的应用,其特征在于,用于VOCs吸附。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108607573A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-02 | 奥普家居股份有限公司 | 除甲醛、除菌的蜂窝催化剂及其制备方法 |
CN111514850A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-11 | 北京泷涛环境科技有限公司 | 用于处理餐饮油烟VOCs的分子筛吸附剂的制备方法及应用 |
CN112299441A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-02 | 天津派森新材料技术有限责任公司 | 一种制备胺基改性zsm-5分子筛的方法 |
CN113134383A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-07-20 | 北京科技大学 | 一种金属氧化物催化剂的制备方法 |
CN114247421A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-29 | 商丘师范学院 | 一种改性分子筛净化剂及其制备方法和应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1428296A (zh) * | 2001-12-28 | 2003-07-09 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种新型钛硅介孔分子筛的合成方法 |
CN1693201A (zh) * | 2005-05-19 | 2005-11-09 | 复旦大学 | 一种立方相氧化硅介孔分子筛的合成方法 |
CN101112995A (zh) * | 2006-07-27 | 2008-01-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种有机-无机杂化整体材料的制备方法 |
CN101387019A (zh) * | 2008-10-24 | 2009-03-18 | 上海应用技术学院 | 介孔二氧化硅分子筛纤维的制备方法 |
-
2016
- 2016-12-14 CN CN201611152037.1A patent/CN106587101B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1428296A (zh) * | 2001-12-28 | 2003-07-09 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种新型钛硅介孔分子筛的合成方法 |
CN1693201A (zh) * | 2005-05-19 | 2005-11-09 | 复旦大学 | 一种立方相氧化硅介孔分子筛的合成方法 |
CN101112995A (zh) * | 2006-07-27 | 2008-01-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种有机-无机杂化整体材料的制备方法 |
CN101387019A (zh) * | 2008-10-24 | 2009-03-18 | 上海应用技术学院 | 介孔二氧化硅分子筛纤维的制备方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108607573A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-02 | 奥普家居股份有限公司 | 除甲醛、除菌的蜂窝催化剂及其制备方法 |
CN111514850A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-11 | 北京泷涛环境科技有限公司 | 用于处理餐饮油烟VOCs的分子筛吸附剂的制备方法及应用 |
CN111514850B (zh) * | 2020-04-29 | 2023-07-07 | 北京泷涛环境科技有限公司 | 用于处理餐饮油烟VOCs的分子筛吸附剂的制备方法及应用 |
CN112299441A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-02 | 天津派森新材料技术有限责任公司 | 一种制备胺基改性zsm-5分子筛的方法 |
CN113134383A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-07-20 | 北京科技大学 | 一种金属氧化物催化剂的制备方法 |
CN114247421A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-29 | 商丘师范学院 | 一种改性分子筛净化剂及其制备方法和应用 |
CN114247421B (zh) * | 2021-12-24 | 2023-11-21 | 商丘师范学院 | 一种改性分子筛净化剂及其制备方法和应用 |
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