CN109422275B - 一种快速水热合成h-lta型分子筛及其制备方法及其应用 - Google Patents

一种快速水热合成h-lta型分子筛及其制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109422275B
CN109422275B CN201710761304.3A CN201710761304A CN109422275B CN 109422275 B CN109422275 B CN 109422275B CN 201710761304 A CN201710761304 A CN 201710761304A CN 109422275 B CN109422275 B CN 109422275B
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular sieve
lta
hydrothermal synthesis
source
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710761304.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109422275A (zh
Inventor
王树东
顾一鸣
孙天军
赵生生
柯权力
郭亚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201710761304.3A priority Critical patent/CN109422275B/zh
Publication of CN109422275A publication Critical patent/CN109422275A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109422275B publication Critical patent/CN109422275B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/46—Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition
    • C01B39/48—Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition using at least one organic template directing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B01J20/186—Chemical treatments in view of modifying the properties of the sieve, e.g. increasing the stability or the activity, also decreasing the activity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

本发明提供一种快速水热合成H‑LTA型分子筛及其制备方法及其应用，该分子筛化学组成摩尔比为mH2O：nXO2：Y2O3，所述X为四价元素，Y为三价元素，其中0>m>2.4，n＝3.0～7.5，该分子筛为具有高结晶度，SAR为3.0～7.5，BET比表面积为825～913m2/g，纳米尺寸280～400nm的LTA型分子筛。其制备方案包括在三价元素源(或四价元素源)中加入有机导向剂四甲基氢氧化铵(TMAOH)制成均散性浊液(或溶胶)；逐步滴加入四价元素源(或三价元素源)；搅拌均匀，室温陈化、90～120℃静态或搅拌晶化1～3天；离心洗涤干燥、焙烧四个步骤，该法制备简单，合成周期短，产物结晶度高、比表面积大，在离子交换或浸渍应用中可一步交换目标离子，简化了交换步骤。

Description

一种快速水热合成H-LTA型分子筛及其制备方法及其应用
技术领域
本发明属于无机化学领域，具体涉及一种快速水热合成H-LTA型分子筛及其制备方法及其应用。
背景技术
沸石分子筛具有规整的孔道结构、离子交换能力、催化和吸附分离能力，目前已经广泛运用为离子交换材料、工业催化剂和工业吸附剂。
沸石分子筛的主要结构是TO4四面体(T主要包括Si、Al等元素)通过双八元环有序连接形成八面体结构单元，早先就有关于微孔八元环LTA型分子筛的专利报道出来，其在吸附分离过程具有很大的优势而受到广泛关注。专利US.3375205，US.3314752报道LTA型分子筛是一种具有立方晶系结晶态的硅铝酸盐，常规LTA型分子筛的匹配阳离子为Na+，其晶胞组成为|Na+ 12(H2O)27|8[Al12Si12O48]8-LTA，其孔道自由直径为0.41nm，又常被称之为4A型分子筛。LTA型分子筛内孔道结构的大小主要取决于包含在其分子筛晶格内阳离子的类型和数量，在每一个晶胞中存在12个阳离子，以平衡晶胞中12个AlO4四面体所携带的阴极电荷。常见的匹配阳离子有Na+、K+、Ca2+等，并分别得到孔径
Figure BDA0001393177490000011
Figure BDA0001393177490000012
分子筛。阳离子在LTA型沸石骨架上存在于SOD笼六原子环中心、八原子空穴通道、四原子环中靠近空穴的位置。金属阳离子由于种类以及在分子筛孔道占据的位置不同，晶格相互作用力发生变化，其更加倾向于占据最高能量的分子筛骨架位置(J.Phys,Chem.1978,82,1655)。因此，不同金属阳离子通过离子交换法获得不同动力学孔道直径的分子筛难易程度也会产生变化。
一定硅铝比，离子交换后的LTA型分子筛在工业氮氧化物脱除技术方面(SCR)的应用有着独特的优势。在SCR过程中，通过离子交换引入Cu2+，其显示出对NH3还原体系下NOx的高催化活性。其中，外在引入的Cu2+有充当催化活性中心、匹配骨架阴离子电荷两大作用。与常规商用催化剂Cu-SSZ-13相比，硅铝比较高的Cu-LTA型分子筛(SAR＝16～23)能够在900℃老化温度，10％老化湿度下稳定活化(Angew.Chem.2017,129,1–6)，催化性能显著，在水热稳定性方面的性能远高于Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34催化剂。因此，通过合成具有高水热稳定性，有利于一步交换Cu2+的H-LTA型分子筛，也是目前NH3-SCR市场应用的研究方向和热点。
专利US.2882243提出LTA型分子筛合成方法是采用NaAlO2，即在铝源中引入Na+作为无机导向剂加快晶粒生成速率，产物匹配阳离子为Na+。在此过程中，Na+的引入使得硅铝酸盐溶胶AlO2 -得到规律性的排列，在一定温度晶化条件下，与硅氧四面体活化成键得到分子筛的初步晶核，体系中硅铝酸盐溶胶在电荷匹配条件下继续沿着晶核外沿生长。在离子交换过程中，Ca2+取代Na+达到60％交换率，K+取代Na+达到95％交换率，采用H2O或酸处理使得H+取代Na+，pH降至3.8完全交换。但这一系列离子交换存在次数多，步骤冗长，pH化学环境苛刻，极易刻蚀沸石骨架，产生不规则大孔结构。
专利US.3306922报道出合成一种含氮N-A型分子筛，采用模板剂为TMAOH，铝源为Al(OH)3，但是硅源所采用的硅溶胶中含有大量的Na+，并在后期化学分析检测中检测出来(0.39Na2O:Al2O3)，因此所合成的N-A型分子筛不能完全排除Na+的导向作用，所以煅烧处理后无法得到高纯度的H-LTA型分子筛。
目前，大部分的LTA型分子筛离子交换改性步骤通过Na-A型分子筛进行，这是由于目前广泛商业化的分子筛为4A钠型沸石。专利US.3982912提出K-A型和Zn-A型分子筛的离子交换步骤是通过对Na-A型分子筛在KCl和ZnCl2溶液中浸渍数次所得。Na+引出分子筛与K+、Zn2+引入呈梯度关系。专利CN.102557061提出Na-A型分子筛的常规交换为H-A型方法是引入NH4 +对沸石体系原本存在的Na+进行数次交换，再通过煅烧得到阳离子H+。该专利不引入NH4 +，通过加入酸性物质控制溶液pH浓度范围，引入各种酸物质直接使H+交换Na+。这一方式在获得H-LTA型分子筛时的优点是减少了交换NH4+的中间步骤，产品无需煅烧。极易导致骨架脱铝并坍塌，实用性有待考证。因此，目前需要一种合成周期短、一步水热合成H-LTA分子筛的技术，以降低其在离子交换方面的交换难度。
目前常用的H-LTA型分子筛是通过Na-LTA型分子筛通过NH4 +交换焙烧所得到的。而对于离子交换方式通常采用Na-LTA型在含目标离子的盐溶液中进行水洗或酸洗，操作工序复杂，容易刻蚀沸石孔道结构，一次离子交换率较低。
发明内容
针对上述问题，本发明通过一步合成H-LTA型分子筛，其匹配阳离子H+具有较小的动力学直径，在离子交换过程中极易游离出SOD笼，被目标离子替换。因此，需要通过一步合成的H-LTA型分子筛，在不破坏沸石骨架的条件下可以一步交换目标阳离子，交换步骤简单，交换率高。
一种快速水热合成H-LTA分子筛，该分子筛包含如下摩尔比的化学组成mH2O：nXO2：Y2O3，所述X为四价元素，Y为三价元素，其中0>m>2.4，n＝3.0～7.5，该分子筛为具有高结晶度，SAR为3.0～7.5，BET比表面积为825～913m2/g，纳米尺寸280～400nm的LTA型分子筛。
在利用X射线衍射测定时，至少检测出前三晶面间距
Figure BDA0001393177490000031
8.41±0.30，6.88±0.20的衍射峰为沸石分子筛的特征峰，其峰强均不低于20000，其中，第一、第二晶面间距
Figure BDA0001393177490000041
8.41±0.30的衍射峰高达30000，具有国际分子筛协会(IZA)认定的LTA型分子筛。
所述四价元素X至少包含Si，包括不限于Ge、Ti、Ce、Zr、Sn中的一种或几种。
所述三价元素Y至少包含Al，包括不限于Ga、In、B中的一种或几种。
一种快速水热合成LTA分子筛的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)把四甲基氢氧化铵加入三价元素源中，室温搅拌均匀，制成浊液或者离散型溶胶；
(2)持续搅拌的过程中逐步加入四价元素源，搅拌时间为1～4h，加入适量高纯水，在室温或升温条件下陈化1～6h，所形成的H2O-XO2-Y2O3-(TMA)2O溶胶或浊液体系中各物质氧化物的摩尔比为：
H2O/Y2O3＝140～300,XO2/Y2O3＝7.8～13.5,(TMA)2O/Y2O3＝2.3～5.5；
(3)反应物转移至水热釜，在90～120℃温度下静置或搅拌晶化1～3天；
(4)取出含产物的水热釜，使用冷凝水快速冷激，离心或抽滤，超声洗涤3～4次，洗涤至pH<9，100℃干燥4～12h，在500～650℃焙烧3～6h后即可得到H-LTA型分子筛，焙烧气氛为空气。
所述的步骤(1)或(2)中，所使用的三价元素源优选铝源，
铝源优选为氢氧化铝，次选软水铝石、氧化铝或拟薄水铝石其中的一种或多种。
所述的步骤(1)或(2)中，所使用的四价元素源优选硅源，
硅源优选为硅溶胶，次选SiO2气凝胶、白炭黑或正硅酸乙酯其中的一种或多种。
所述的步骤(2)所得溶胶中的阳离子除TMA+、H+、H3O+三种阳离子外，其他金属阳离子的mol含量均低于0.0320～0.1097％。
所述的步骤(2)中对四价元素源(或三价元素源)的混合时，所述四价元素源(或三价元素源)水溶液(或溶胶)滴加速度为4ml/min～8ml/min，所述步骤(4)中，将晶化后所得所述前驱体迅速在5～15℃去离子水中冷激15～30min。
所述的步骤(2)中对四价元素源(或三价元素源)的混合时，需控制混合后体系的pH<12，在室温或升温条件下陈化1～6h后，需控制混合体系的pH<14；采用的pH调节试剂可选用TMAOH、EDTA、HNO3。
所述步骤(2)中，所述溶胶体系各氧化物最佳摩尔比范围为H2O/Al2O3＝210～275,SiO2/Al2O3＝10.5～13.5,(TMA)2O/Al2O3＝3.3～4.9。
本发明的合成条件范围，陈化时间优选2～6h，水热合成温度优选100℃～105℃，晶化时间优选2～3天，100℃干燥时间优选8～12h，焙烧温度优选550～600℃，焙烧时间优选4～6h，焙烧气氛为空气。
一种快速水热合成H-LTA分子筛的应用，H-LTA分子筛可以用作一种离子交换剂，经Li+、Fe2+、Co3+、Cu2+、Ca2+或Ag+离子交换后，可以作为用于小分子气体的痕量捕集或吸附分离的工业吸附剂，也可以作为用于NH3-SCR脱硝技术等领域的工业催化剂。
本发明人等通过将四价元素X、三价元素Y、阳离子H+按照有序组合，合成具有高结晶度，SAR>3.0，BET比表面积>825m2/g，纳米尺寸280～400nm的LTA型分子筛。本发明的目的在于提供一种一步水热快速合成H-LTA型分子筛及其制备方法，特别涉及没有无机阳离子干扰条件下，合成具有高结晶度、高SAR、高比表面积的LTA型分子筛，可以用于一步交换其他离子，在离子交换、小分子气体分离、催化领域的应用中具有优势。
本发明基于包含一种分子筛，其至少包括一种四价元素X、一种三价元素Y、一种阳离子H+，所组成的氧化物摩尔比n＝XO2/Y2O3>3.0，在利用X射线粉末衍射法测定时，至少检测出以下表1所列出晶面间距的范围
Figure BDA0001393177490000061
<表1>
Figure BDA0001393177490000062
在实际X射线衍射测定过程中，由于沸石干燥状态存在差异、不同的晶体其生长的方向、测定环境以及元素组成的不同，实际测得的各峰的位置将有略微变化，晶面间距存在一定差别，允许存在一定的宽度差异(±0.10～±0.30)。通过快速水热合成的H-LTA型分子筛，合成时间短，其(200)、(220)、(222)三个晶面的特征峰能够不低于20000，(200)、(220)晶面特征峰不低于30000，具有极高的结晶度。
在本发明所述的分子筛合成方法中，有机阳离子TMA+可以完全取代Na+所发挥的模板作用和电荷匹配作用，这是因为TMA+与水合Na+动力学直径相近
Figure BDA0001393177490000071
取代常规水合Na+等碱金属阳离子以匹配AlO4 -的电荷，通过煅烧后，残余H+作为匹配阳离子，即可制备得出H-LTA分子筛。
需要说明的是，在本发明在合成过程中，模板剂可以与铝源预混合，也可以与硅源预混合，两种不同方式的混合仅在溶胶或浊液形成初期产生影响，对于产物影响不大。
反应物投料比H2O:XO2:Y2O3:TMAOH在(140～300):(7.8～13.5):1:(4.6～11.0)范围内，其中，以铝源、硅源等原料为代表的X、Y纯度高，产物分离洗涤使用高纯水，能够完全排除杂质离子或其他分子的影响。
本发明的合成晶化周期为1～3天，在不采用产物晶种的条件下合成周期短。允许铝源在沸石水热结晶过程中溶解不充分，引入固相，达到体系过饱和态，形成浊液-溶胶三相共存体。所选取的铝源使得混合物自发聚集并成核，加速了沸石晶粒成核和生长的速率。
一种快速水热合成H-LTA型分子筛，其在材料、方法和应用上具有以下优点：
(1)本发明中LTA型分子筛合成不引入Na+，仅通过TMA+、OH-、硅氧聚合离子、铝氧聚合离子的相互作用获得高结晶度、高比表面积、高耐水热性的LTA型分子筛。在离子交换过程中略去了传统Na+-NH4 +交换中间步骤，一步交换目标离子，简化了传统工业操作流程，降低了工业成本，可以高效运用到小分子吸附分离、NH3-SCR催化还原技术中；
(2)本发明中LTA型分子筛在不引入晶种、不添加其他导向剂的条件下，在很短时间内(1～3天)即可合成高结晶度的LTA型分子筛，合成周期短，原料廉价易得；
(3)本发明中LTA型分子筛具有一定高SAR，在一定程度上避免传统低硅Na-LTA型分子筛强吸水性和低耐水性。分子筛骨架抗酸、抗水能力有所提高，对不同物质的抗刻蚀和骨架崩塌能力有所提高。
附图说明
图1为实施例1中H-LTA型分子筛XRD测试结果示意图，
图2为实施例2中H-LTA型分子筛XRD测试结果示意图，
图3为实施例1中H-LTA型分子筛低倍SEM形貌示意图，
图4为实施例2中H-LTA型分子筛低倍SEM形貌示意图。
具体实施方式
以下采用实施例对本发明进行详细说明，但是本发明不局限于实施例中的数据，本发明只要不超过其主旨就不受以下实施例的任何限定。
实施例1
投料摩尔比H2O-SiO2-Al2O3-(TMA)2O＝272:12.4:1:4.9
将1.60g Al(OH)3粉末(纯度99.9％，3500目)溶于5.00g高纯水中，在得到的溶液中加入35.50g四甲基氢氧化铵溶液(TMAOH质量含量为25wt％)，搅拌均匀，得到悬浊液。在搅拌和常温条件下(25℃，RH＝40％)向铝源中逐步滴加24.80g SiO2溶胶(SiO2质量含量为30wt％)，搅拌2h后得到初始凝胶，在室温下陈化2h，移入水热釜旋转晶化。晶化时间3天，晶化温度101℃得到初产物。产物通过离心超声洗涤3～4次，上层清液的pH<9,在100℃烘箱内干燥12h，置入550℃马弗炉内煅烧4h，得到白色粉末。产物摩尔比H2O-XO2-Y2O3＝1:7.5:1。
XRD测试结果如图1所示，低倍SEM形貌示意图如图3所示，所得H-LTA分子筛的SAR＝7.5，BET比表面积为913m2/g，粒径尺寸为280～360nm，其中，Cu2+二次交换率达到90.7％，SCR转化率达到96％。
实施例2
投料摩尔比H2O-SiO2-Al2O3-(TMA)2O＝214:10.2:1:3.5
将1.60g Al(OH)3粉末(纯度99.9％，3500目)溶于5.00g高纯水中，在得到的溶液中加入25.50g四甲基氢氧化铵溶液(TMAOH质量含量为25wt％)，搅拌均匀，得到悬浊液。在搅拌和常温条件下(25℃，RH＝40％),将配置好的铝源和模板剂混合液逐步滴加入20.50gSiO2溶胶(SiO2质量含量为30wt％)中，搅拌2.5h后得到初始凝胶，在室温下陈化4h，移入水热釜旋转晶化。晶化时间3天，晶化温度101℃得到初产物。产物通过离心超声洗涤3～4次，上层清液的pH<9,在100℃烘箱内干燥12h，置入550℃马弗炉内煅烧4h，得到白色粉末。产物摩尔比H2O-XO2-Y2O3＝1:4.9:1。
XRD测试结果如图2所示，低倍SEM形貌示意图如图4所示，所得H-LTA分子筛的SAR＝4.9，BET比表面积为830m2/g，粒径尺寸为300～400nm，其中，Cu2+二次交换率达到88.4％，SCR转化率达到93％。
实施例3
投料摩尔比H2O-SiO2-Al2O3-(TMA)2O＝226:9.2:1:4.1
将1.60g Al(OH)3粉末(纯度99.9％，3500目)溶于5.00g高纯水中，在得到的溶液中加入30.50g四甲基氢氧化铵溶液(TMAOH质量含量为25wt％)，搅拌均匀，得到悬浊液。在搅拌和常温条件下(25℃，RH＝40％)逐步滴加18.45g SiO2溶胶(SiO2质量含量为30wt％)，搅拌1h后得到初始凝胶，在室温下陈化2h，移入水热釜旋转晶化。晶化时间2天，晶化温度100℃得到初产物。产物通过离心超声洗涤3～4次，上层清液的pH<9,在100℃烘箱内干燥12h，置入550℃马弗炉内煅烧4h，得到白色粉末。产物摩尔比H2O-XO2-Y2O3＝1:3.0:1。
经检测，所得H-LTA分子筛的SAR＝3.0,BET比表面积为825m2/g，粒径尺寸为330～390nm。
实施例4
投料摩尔比H2O-SiO2-Al2O3-(TMA)2O＝140:7.8:1:2.8
将1.60g Al(OH)3粉末(纯度99.9％，3500目)溶于10.00g高纯水中，在得到的溶液中加入20.50g四甲基氢氧化铵溶液(TMAOH质量含量为25wt％)，搅拌均匀，得到悬浊液。在搅拌和常温条件下(25℃，RH＝40％)，将配置好的铝源和模板剂混合液逐步滴加入4.728gSiO2气溶胶中(SiO2>99％)，搅拌4h后得到初始凝胶，在室温下陈化6h，移入水热釜旋转晶化。晶化时间3天，晶化温度105℃得到初产物。产物通过离心超声洗涤3～4次，上层清液的pH<9,在100℃烘箱内干燥12h，置入550℃马弗炉内煅烧4h，得到白色粉末。产物摩尔比H2O-XO2-Y2O3＝1:3.1:1。
经检测，所得H-LTA分子筛的SAR＝3.1。
实施例5
投料摩尔比H2O-SiO2-Al2O3-(TMA)2O＝189:10.1:1:3.5
将1.60g Al(OH)3粉末(纯度99.9％，3500目)溶于15.00g高纯水中，在得到的溶液中加入25.50g四甲基氢氧化铵溶液(TMAOH质量含量为25wt％)，搅拌均匀，得到悬浊液。在搅拌和常温条件下(25℃，RH＝40％)，将配置好的铝源和模板剂混合液逐步滴加入6.0435gSiO2气溶胶中(SiO2>99％)，搅拌1h后得到初始凝胶，在室温下陈化4h，移入水热釜旋转晶化。晶化时间3天，晶化温度100℃得到初产物。产物通过离心超声洗涤3～4次，上层清液的pH<9,在100℃烘箱内干燥12h，置入550℃马弗炉内煅烧4h，得到白色粉末。产物摩尔比H2O-XO2-Y2O3＝1:5.1:1。
经检测，所得H-LTA分子筛的SAR＝5.1
实施例6
投料摩尔比H2O-SiO2-Al2O3-(TMA)2O＝272:12.4:1:4.9
将1.60g Al(OH)3粉末(纯度99.9％，3500目)溶于5.00g高纯水中，在得到的溶液中加入35.50g四甲基氢氧化铵溶液(TMAOH质量含量为25wt％)，搅拌均匀，得到悬浊液。在升温条件下(60℃，RH＝55％)向铝源中逐步滴加24.80g SiO2溶胶(SiO2质量含量为30wt％)，搅拌3h后得到初始凝胶，在60℃水浴条件下陈化6h，移入水热釜旋转晶化。晶化时间3天，晶化温度101℃得到初产物。产物通过离心超声洗涤3～4次，上层清液的pH<9,在100℃烘箱内干燥10h，置入550℃马弗炉内煅烧4h，得到白色粉末，产物摩尔比H2O-XO2-Y2O3＝1:6.9:1。
经检测，所得H-LTA分子筛的SAR＝6.9。
实施例7
投料摩尔比H2O-SiO2-ZrO4-Al2O3-(TMA)2O＝290:12.4:1.5:1:4.9
将1.60g Al(OH)3粉末(纯度99.9％，3500目)溶于5.00g高纯水中，在得到的溶液中加入35.50g四甲基氢氧化铵溶液(TMAOH质量含量为25wt％)，搅拌均匀，得到悬浊液。在升温条件下(60℃，RH＝55％)向铝源中逐步滴加24.80g SiO2溶胶(SiO2质量含量为30wt％)，搅拌3h后得到初始凝胶。最后在初始凝胶中加入ZrOCl2·8H2O粉末9.92g(纯度99.90％，北京百灵威)。在60℃水浴条件下陈化8h，移入水热釜旋转晶化。晶化时间3天，晶化温度100℃得到初产物。产物通过离心超声洗涤3～4次，上层清液的pH<9,在100℃烘箱内干燥10h，置入550℃马弗炉内煅烧4h，得到白色粉末，产物摩尔比H2O-XO2-Y2O3＝1:7.5:1。
经检测，所得H-LTA分子筛的SAR＝7.3，BET比表面积为886m2/g，粒径尺寸为280～300nm。

Claims (15)

1.一种快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：该分子筛包含如下摩尔比的化学组成：mH2O：nXO2：Y2O3，所述X为四价元素， Y为三价元素，其中0＜m ＜2.4，n =3.0~7.5，该分子筛为具有高结晶度，SAR为3.0~7.5，BET比表面积为825~913 m2/g，纳米尺寸280~400 nm的LTA型分子筛；
所述制备方法，按照如下步骤进行：
（1）把四甲基氢氧化铵加入三价元素源中，室温搅拌均匀，制成浊液或者离散型溶胶；
（2）持续搅拌的过程中逐步加入四价元素源，搅拌时间为1~4 h，加入适量高纯水，在室温或升温条件下陈化1~6 h，
所形成的H2O-XO2-Y2O3-(TMA)2O溶胶或浊液体系中各物质氧化物的摩尔比为：
H2O/ Y2O3=140~300，XO2/ Y2O3=7.8~13.5，(TMA)2O/ Y2O3=2.3~5.5;
（3）反应物转移至水热釜，在90~120 ℃温度下静置或搅拌晶化1~3天；
（4）取出含产物的水热釜，使用冷凝水快速冷激，离心或抽滤，超声洗涤3~4次，洗涤至pH<9，100℃干燥4~12 h，在500~650℃焙烧3~6 h后即可得到H-LTA型分子筛，焙烧气氛为空气。
2.根据权利要求1所述的一种快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：在利用X射线衍射测定时，至少检测出前三晶面间距d（Å）=11.87±0.30，8.41±0.30，6.88±0.20的衍射峰为沸石分子筛的特征峰，其峰强均不低于20000，其中，第一、第二晶面间距d（Å）=11.87±0.30，8.41±0.30的衍射峰高达30000，具有国际分子筛协会认定的LTA型分子筛。
3.根据权利要求1所述的一种快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述四价元素X为Si、Ge、Ti、Ce、Zr或Sn中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述三价元素Y为Al、Ga、In或B中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述X为Si，所述Y为Al。
6.根据权利要求1所述的一种快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于所述四价元素源为：硅源，所述三价元素源为：铝源。
7.根据权利要求6所述的快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述铝源为氢氧化铝、软水铝石、氧化铝或拟薄水铝石其中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述硅源为硅溶胶、SiO2气凝胶、白炭黑或正硅酸乙酯其中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述三价元素铝源为Al(OH)3；四价元素硅源为SiO2溶胶。
10.根据权利要求1所述的快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）所得溶胶中的阳离子除TMA+、H+、H3O+三种阳离子外，其他金属阳离子的摩尔含量均低于0.0320~0.1097%。
11.根据权利要求1所述的快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中对四价元素源混合时，所述四价元素源水溶液或溶胶滴加速度为4 ml/min~8ml/min，所述步骤（4）中，将晶化后所得前驱体迅速在5~15℃去离子水中冷激15~30 min。
12.根据权利要求1所述的快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）中对四价元素源混合时，需控制混合后体系的pH<12，在室温或升温条件下陈化1~6h后，需控制混合体系的pH<14；采用的pH调节试剂选用TMAOH、EDTA或HNO3。
13.根据权利要求1所述的快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述溶胶体系各氧化物摩尔比范围为H2O/ Y2O3=210~275, XO2/ Y2O3=10.5~13.5,(TMA)2O/ Y2O3=3.3~4.9。
14.根据权利要求1所述的快速水热合成H-LTA分子筛的制备方法，其特征在于：该方法中陈化时间为2~6h，水热合成温度为100℃~105℃，晶化时间为2~3天，焙烧温度为550~600℃，焙烧时间为4~6h。
15.根据权利要求1所述的快速水热合成H-LTA分子筛的应用，其特征在于该H-LTA分子筛用作一种离子交换剂，经Li+、Fe2+、Co3+、Cu2+、Ca2+或Ag+离子交换后，作为用于小分子气体的痕量捕集或吸附分离的工业吸附剂，或作为用于NH3-SCR脱硝技术领域的工业催化剂。
CN201710761304.3A 2017-08-30 2017-08-30 一种快速水热合成h-lta型分子筛及其制备方法及其应用 Active CN109422275B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710761304.3A CN109422275B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种快速水热合成h-lta型分子筛及其制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710761304.3A CN109422275B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种快速水热合成h-lta型分子筛及其制备方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109422275A CN109422275A (zh) 2019-03-05
CN109422275B true CN109422275B (zh) 2022-06-03

Family

ID=65502099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710761304.3A Active CN109422275B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种快速水热合成h-lta型分子筛及其制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109422275B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117208927A (zh) * 2023-09-27 2023-12-12 浙江工业大学 一种在潮湿环境下高效捕集低浓度co2的高硅lta分子筛及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3306922A (en) * 1961-03-22 1967-02-28 Union Carbide Corp Molecular sieve adsorbents
CN102665902A (zh) * 2009-11-24 2012-09-12 巴斯夫欧洲公司 制备具有cha结构的沸石的方法
CN104828835A (zh) * 2015-04-09 2015-08-12 江西师范大学 一种lta型分子筛膜的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8409546B2 (en) * 2009-11-24 2013-04-02 Basf Se Process for the preparation of zeolites having B-CHA structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3306922A (en) * 1961-03-22 1967-02-28 Union Carbide Corp Molecular sieve adsorbents
CN102665902A (zh) * 2009-11-24 2012-09-12 巴斯夫欧洲公司 制备具有cha结构的沸石的方法
CN104828835A (zh) * 2015-04-09 2015-08-12 江西师范大学 一种lta型分子筛膜的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109422275A (zh) 2019-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107207270B (zh) 新型沸石
CN101318666B (zh) Izm-1结晶固体和它的制备方法
JP5898187B2 (ja) Ｌｅｖ型構造ゼオライト系材料とその製造方法
JP7469725B2 (ja) 金属含有ｃｈａ型ゼオライト及びその製造方法
EP3151958B1 (en) Molecular sieve ssz-99
WO2009141324A1 (en) Process for the direct synthesis of cu containing zeolites having cha structure
EP3313782A1 (en) Synthesis of aluminosilicate zeolite ssz-98
WO2016039806A1 (en) Molecular sieve ssz-101
KR20180136477A (ko) 분자체 ssz-98의 합성
CN106799202A (zh) 一种用于气体分离的分子筛及其制备和应用
WO2016039807A1 (en) Method for making molecular sieve ssz-101
CN109422275B (zh) 一种快速水热合成h-lta型分子筛及其制备方法及其应用
CN102463135B (zh) Eu-1/mor复合分子筛及其制备方法
EP3151959B1 (en) Method for making molecular sieve ssz-99
WO2019117183A1 (ja) β型ゼオライト及びその製造方法
CN112694100A (zh) Fe-ZSM-5分子筛、制备方法及其应用
CN112551543B (zh) 在氢氧化物和溴化物形式的含氮有机结构化剂的混合物存在下制备izm-2沸石的方法
CN107683256B (zh) 分子筛ssz-27及其合成
CN112551544B (zh) 在任选氟化介质中在氢氧化物形式的含氮有机结构化剂存在下制备izm-2沸石的方法
JP5609620B2 (ja) 新規メタロシリケート
AU2021318220B2 (en) GIS-type zeolite
WO2022259880A1 (ja) Ｇｉｓ型ゼオライト成形体、吸着装置、分離方法、及びｇｉｓ型ゼオライト
WO2023190681A1 (ja) ベータ型ゼオライト及びその製造方法
WO2023067841A1 (ja) Ｇｉｓ型ゼオライト、吸着材、及び分離方法
AU2023242405A1 (en) Gis-type zeolite, zeolite molded body, adsorption device, and purified gas production method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant