CN112239228A - 二氧化锆-二氧化钛-zsm-11分子筛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化锆‑二氧化钛‑ZSM‑11分子筛的制备方法,具体为:以微波诱导酸改性的天然凹凸棒土为分子筛前驱体,四丙基氢氧化铵为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,加入一定量TiO2和ZrO2原凝胶溶液,采用原位水热晶化法直接合成多级孔ZrO2‑TiO2‑ZSM‑11分子筛。本发明制备的多级孔ZrO2‑TiO2‑ZSM‑11分子筛,能够合成光催化性能强、光催化效率高、孔道兼具微介孔、比表面积大的光催化材料,同时操作简单、绿色环保并可多次循环使用,在处理印染废水中亚甲基蓝及罗丹明B的降解过程中起到显著效果。
Description
技术领域
本发明属于分子筛制备技术领域,具体涉及一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法。
背景技术
自然界中存在一种具有筛分分子、吸附、离子交换和催化作用的天然硅铝酸盐,这种天然的物质称为沸石,如丝光沸石、菱沸石、斜发沸石等;人工合成的沸石也称为分子筛,分子筛的化学组成通式为:(M)2/nO·Al2O3·xSiO2·pH2O,其中M是离子价态为n的阳离子,n≥2,x代表SiO2的摩尔数,也称为硅铝比,p代表水的摩尔数。分子筛是由SiO4和AlO4四面体结构单元呈周期性地排列,从而形成了三维四连接骨架,每两个四面体都共享一个氧顶点,这种结合形式构成了具有分子级、孔径均匀的空洞及孔道结构,从而有了筛分分子的作用。以不同的季铵盐阳离子为模板合成出的“Pentasil”家族成员之一ZSM-11分子筛,具有二维十元环交叉的孔道走向,从出现至今一直在择形性催化领域中占有重要的地位。
ZSM-11分子筛因其具有较高的热稳定性、抗失活性、高酸性活性、阳离子交换能力、有序的孔道结构以及独特的骨架结构,因而被广泛应用于炼油、石化等行业。但ZSM-11分子筛的微孔孔径单一且尺寸较小,使分子的扩散受到限制,兼具微孔、介孔和大孔的多级孔ZSM-11分子筛则应运而生,可提高孔道扩散能力,将偶氮染料作为目标去除物进行降解。然而,仅利用分子筛多级孔道吸附染料易导致吸附后的二次污染,故将具有光催化活性位点的多种金属与多级孔分子筛复合,拓展分子筛在光催化领域的应用,以分子筛的多级孔结构作为有效载体,进行染料聚集,同时负载TiO2和ZrO2等具有光催化活性的金属氧化物,使其具有电子空穴和活性位点,对染料进行光催化降解,高效环保可重复利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,能够制得光催化效率高、性能良好的多级孔材料。
本发明所采用的技术方案是,二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末;
步骤4,向偏铝酸钠溶液加入分子筛前驱体粉末,磁力搅拌,得到分子筛凝胶;
步骤5,向分子筛凝胶中加入四丙基氢氧化铵溶液和十六烷基三甲基溴化铵,放入密闭水热反应釜中进行充分反应,反应结束后抽滤,干燥,焙烧,得到多级孔ZSM-11分子筛;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔ZSM-11分子筛混合搅拌6~10h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛。
本发明的特点还在于,
步骤1中,具体为:以ZrOCl2·8H2O为原料,向其中加入质量浓度为10~30%的草酸溶液,在30~90℃的条件下微波加热20~50min,使其均匀溶解,得到混合液,之后在60~80℃条件下超声,同时加入氨水,调节溶液pH至3~5,得到ZrO2凝胶。
步骤2中,具体为:在10~40℃条件下,将钛酸丁酯加入到无水乙醇中,按照转速为15~30rad/min剧烈搅拌20~50min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入质量浓度为98%的冰醋酸和去离子水,之后继续强烈搅拌2~4h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸的物质的量之比为1:60~90:0.8~1.2。
步骤3中,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸、硝酸或者硫酸;酸溶液的质量分数为15~20%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:8~12,
微波诱导时,先升温至0~90℃,升温时间为10min,之后升温至90~180℃,并保温15~30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌2~4h,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10~16%,磁力搅拌温度为90~150℃,搅拌时间为2~4h,烘干温度为100~110℃;过筛时,采用100目的筛网。
步骤4中,偏铝酸钠溶液的质量浓度为1~2%;偏铝酸钠溶液与分子筛前驱体粉末的质量比为2.5~8:1;采用磁力搅拌时,转速为100~150rad/min,搅拌温度为50℃~60℃,搅拌时间为2h~4h。
步骤5中,分子筛凝胶、四丙基氢氧化铵溶液、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为80:50~100:4~6;反应温度为120℃~180℃,反应时间为8h~72h;干燥温度100℃~120℃,焙烧时间为4~8h,焙烧温度为550~600℃。
步骤6中,ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.2~0.5:4~8:1。
步骤7中,烘干温度为105~120℃,烘干时间为4~8h;煅烧温度为500~600℃,煅烧时间为6~8h。
本发明的有益效果是,
1.本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法,能够合成光催化活性位点足够、反应效率高、比表面积与孔体积大、孔径分布均匀的微介孔复合光催化材料;
2.本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法,采用天然硅酸盐黏土为原料,节省成本,降低反应条件要求,一次合成节约能源;
3.本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法,反应条件温和,无毒环保,材料绿色,可循环使用。
附图说明
图1是本发明方法制备的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的XRD谱图;
图2是本发明方法制备的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的N2吸附脱附及孔径分布图;
图3是本发明方法制备的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的SEM图;
图4是本发明方法制备的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的光催化性能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,以微波诱导酸改性的天然凹凸棒土为分子筛前驱体,四丙基氢氧化铵为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,加入一定量TiO2和ZrO2原凝胶溶液,采用原位水热晶化法直接合成多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶,具体为:以ZrOCl2·8H2O为原料,向其中加入质量浓度为10~30%的草酸溶液,在30~90℃的条件下微波加热20~50min,使其均匀溶解,得到混合液,之后在60~80℃条件下超声,同时加入氨水,调节溶液pH至3~5,得到ZrO2凝胶;
ZrOCl2·8H2O与草酸溶液的固液比为1.0~5.0:50;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶,具体为:在10~40℃条件下,将钛酸丁酯加入到无水乙醇中,按照转速为15~30rad/min剧烈搅拌20~50min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入质量浓度为98%的冰醋酸和去离子水,之后继续强烈搅拌2~4h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;
钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸的物质的量之比为1:60~90:0.8~1.2;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸、硝酸或者硫酸;酸溶液的质量分数为15~20%,
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:8~12,
微波诱导时,先升温至0~90℃,升温时间为10min,之后升温至90~180℃,并保温15~30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌2~4h,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10~16%,磁力搅拌温度为90~150℃,搅拌时间为2~4h,烘干温度为100~110℃;过筛时,采用100目的筛网;
步骤4,制备分子筛凝胶:向偏铝酸钠溶液加入分子筛前驱体粉末,磁力搅拌,得到分子筛凝胶;
偏铝酸钠溶液的质量浓度为1~2%;
偏铝酸钠溶液与分子筛前驱体粉末的质量比为2.5~8:1;
采用磁力搅拌时,转速为100~150rad/min,搅拌温度为50℃~60℃,搅拌时间为2h~4h;
步骤5,向分子筛凝胶中加入四丙基氢氧化铵溶液和十六烷基三甲基溴化铵,放入密闭水热反应釜中进行充分反应,反应结束后抽滤,干燥,焙烧,得到多级孔ZSM-11分子筛;
分子筛凝胶、四丙基氢氧化铵溶液、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为80:50~100:4~6;
四丙基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%;
反应温度为120℃~180℃,反应时间为8h~72h;干燥温度100℃~120℃,焙烧在马弗炉中进行,焙烧时间为4~8h,焙烧温度为550~600℃;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔分子筛混合,在100~200rad/min转速条件下混合搅拌6~10h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.2~0.5:4~8:1;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧一段时间,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
烘干温度为105~120℃,烘干时间为4~8h;
煅烧温度为500~600℃,煅烧时间为6~8h。
实施例1
本发明一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶,具体为:称取1.0gZrOCl2·8H2O,向其中加入50ml草酸,使ZrOCl2·8H2O与草酸固液比为1.0:50,采用50℃微波加热至30min,均匀溶解得到混合液,再在80℃条件下,超声加入20ml氨水,调节pH值为3~5,得到ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶,具体为:在30℃条件下,将0.42g钛酸丁酯加入到90ml无水乙醇中,按照转速为20rad/min剧烈搅拌20min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入2.0ml质量浓度为98%的冰醋酸和20ml去离子水,之后继续强烈搅拌2.5h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸;酸溶液的质量分数为15~20%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:8;
微波诱导时,先升温至10℃,升温时间为10min,之后升温至90℃,并保温30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10%,磁力搅拌温度为90℃,搅拌时间为2h,烘干温度为100℃;过筛时,采用100目的筛网;
步骤4,制备分子筛凝胶:将0.6g偏铝酸钠溶液放入烧杯中,加入100ml去离子水中溶解,加入质量为0.8g的步骤3所得分子筛前驱体粉末,采用磁力搅拌,转速为120rad/min,搅拌时混合溶液的温度为60℃,搅拌时间为4h,得到分子筛凝胶;
步骤5,向步骤4凝胶中加入0.5ml的四丙基氢氧化铵溶液和一定量的十六烷基三甲基溴化铵,CTAB与分子筛前驱体粉末固液比80:4进行,反应温度为180℃,反应时间为72h,干燥,干燥温度120℃,焙烧,焙烧时间为8h,焙烧的温度为550℃,得到多级孔ZSM-11分子筛;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔分子筛混合,在150rad/min转速条件下混合搅拌8h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.2:4:1;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧一段时间,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
烘干温度为105℃,烘干时间为4h;
煅烧温度为600℃,煅烧时间为6h。
实施例2
本发明一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,以微波诱导酸改性的天然凹凸棒土为分子筛前驱体,四丙基氢氧化铵为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,加入一定量TiO2和ZrO2原凝胶溶液,采用原位水热晶化法直接合成多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶,具体为:称取1.5gZrOCl2·8H2O,向其中加入草酸60ml,使ZrOCl2·8H2O与草酸固液比为1.0:50,采用90℃微波加热至20min,均匀溶解得到混合液,再在60℃条件下,超声加入30ml氨水,调节pH值为4,得到ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶,具体为:在30℃条件下,将0.36g钛酸丁酯加入到80ml无水乙醇中,按照转速为18rad/min剧烈搅拌30min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入3.0ml质量浓度为98%的冰醋酸和10ml去离子水,之后继续强烈搅拌3h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸;酸溶液的质量分数为18%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:10;
微波诱导时,先升温至20℃,升温时间为10min,之后升温至150℃,并保温20min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10%,磁力搅拌温度为120℃,搅拌时间为3h,烘干温度为110℃;过筛时,采用100目的筛网;
步骤4,制备分子筛凝胶:将0.32g偏铝酸钠溶液放入烧杯中,加入100ml去离子水中溶解,加入质量为0.4g的步骤3所得分子筛前驱体粉末,采用磁力搅拌,转速为150rad/min,搅拌时混合溶液的温度为60℃,搅拌时间为2h,得到分子筛凝胶;
步骤5,向步骤4的凝胶中加入0.8ml的四丙基氢氧化铵溶液和一定量的十六烷基三甲基溴化铵,CTAB与分子筛前驱体粉末固液比80:5进行,进行反应,反应温度为150℃,反应时间为60h,干燥,干燥温度110℃,焙烧,焙烧时间为4h,焙烧的温度为550℃;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔分子筛混合,在100~200rad/min转速条件下混合搅拌6h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.3:5:1;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧一段时间,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
烘干温度为120℃,烘干时间为5h;
煅烧温度为550℃,煅烧时间为8h。
实施例3
本发明一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶,具体为:称取3.0gZrOCl2·8H2O,向其中加入100ml质量浓度为30%的草酸,使ZrOCl2·8H2O与草酸固液比为1.0~5.0:50,采用70℃微波加热至50min,均匀溶解得到混合液,再在80℃条件下,超声加入40ml氨水,调节pH值为5,制备出ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶,具体为:在40℃条件下,将1.2g钛酸丁酯加入到90ml无水乙醇中,按照转速为25rad/min剧烈搅拌50min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入5.0ml质量浓度为98%的冰醋酸和20ml去离子水,之后继续强烈搅拌4h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为硝酸;酸溶液的质量分数为18%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:10;
微波诱导时,先升温至60℃,升温时间为10min,之后升温至180℃,并保温30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为12%,磁力搅拌温度为150℃,搅拌时间为3h,烘干温度为105℃;过筛时,采用100目的筛网;
步骤4,制备分子筛凝胶:将0.18g偏铝酸钠溶液放入烧杯中,加入100ml去离子水中溶解,加入质量为0.24g的步骤3所得分子筛前驱体粉末,采用磁力搅拌,转速为120rad/min,搅拌时混合溶液的温度为60℃,搅拌时间为4h,得到分子筛凝胶;
步骤5,向步骤4的凝胶中加入6ml的四丙基氢氧化铵溶液和一定量的十六烷基三甲基溴化铵,CTAB按与分子筛前驱体粉末固液比80:6进行,进行反应,反应温度为120℃,反应时间为72h,干燥干燥温度105℃,在马弗炉中进行焙烧,焙烧时间为6h,焙烧的温度为600℃;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔分子筛混合,在200rad/min转速条件下混合搅拌8h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.5:8:1;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧一段时间,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
烘干温度为120℃,烘干时间为8h;
煅烧温度为600℃,煅烧时间为8h。
将使用本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法合成的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛进行检测,检测结果如下:
图1为多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的XRD谱图,(a)TiO2-ZSM-11分子筛(b)ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛,图中均在2θ为7.90°、8.80°、23.08°、23.92°和24.40°处出现较强的衍射峰,是ZSM-11分子筛的特征衍射峰;其在2θ为23.50°处有一较弱的衍射峰,其代表了锐钛矿相的TiO2,说明本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法成功合成了多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
图2是多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛N2吸附脱附及孔径分布图,图中多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛有微孔和介孔材料的特征:吸附-脱附等温线是Ⅰ型和Ⅳ型的混合型,曲线在低压段吸附量平缓增加,为微孔吸附特征,此时N2分子以单层到多层吸附在微介孔的内表面;而在相对压力p/p0=0.4后,N2分子以单层到多层吸附在孔道的外表面,分子筛出现H4型滞后环,说明晶体存在晶粒堆积的狭缝状介孔孔道。同时也说明ZrO2的掺入不影响TiO2/ZSM-5分子筛多级孔的特征,其比表面积为251.738m2/g,孔容0.148cm3/g,平均孔径2.34nm。
图3为多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛SEM图,由图可知,多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛形貌较ZSM-11分子筛有较大变化,表面呈近似圆球的多面体,且明显有近似球形的较小颗粒TiO2存在,说明了多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛合成成功;
图4为多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛光催化性能图,(a)0.2mlZrO2,(b)0.4mlZrO2,(c)0.6mlZrO2,(d)0.8mlZrO2。由图可知,多级孔ZrO2(0.4)-TiO2-ZSM-11分子筛对于亚甲基蓝的脱色率,吸附作用占据一定分量。光照10min后,随光催化剂投加量的增加,亚甲基蓝的脱色率也随之增大,其中投加量为40mg的脱色率最高,达94.3%。投加量增至50mg,脱色率略有下降,为91.8%。这是由于,催化剂投加量增加,其可吸附更多的亚甲基蓝分子,紫外光可更多地降解亚甲基蓝分子,从而提高光催化降解效率。但当投加量过多,颗粒间的光屏蔽、团聚,降低光催化效应,从而脱色率略有降低。
Claims (8)
1.二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末;
步骤4,向偏铝酸钠溶液加入分子筛前驱体粉末,磁力搅拌,得到分子筛凝胶;
步骤5,向分子筛凝胶中加入四丙基氢氧化铵溶液和十六烷基三甲基溴化铵,放入密闭水热反应釜中进行充分反应,反应结束后抽滤,干燥,焙烧,得到多级孔ZSM-11分子筛;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔ZSM-11分子筛混合搅拌6~10h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛。
2.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,具体为:以ZrOCl2·8H2O为原料,向其中加入质量浓度为10~30%的草酸溶液,在30~90℃的条件下微波加热20~50min,使其均匀溶解,得到混合液,之后在60~80℃条件下超声,同时加入氨水,调节溶液pH至3~5,得到ZrO2凝胶。
3.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,具体为:在10~40℃条件下,将钛酸丁酯加入到无水乙醇中,按照转速为15~30rad/min剧烈搅拌20~50min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入质量浓度为98%的冰醋酸和去离子水,之后继续强烈搅拌2~4h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸的物质的量之比为1:60~90:0.8~1.2。
4.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸、硝酸或者硫酸;酸溶液的质量分数为15~20%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:8~12,
微波诱导时,先升温至0~90℃,升温时间为10min,之后升温至90~180℃,并保温15~30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌2~4h,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10~16%,磁力搅拌温度为90~150℃,搅拌时间为2~4h,烘干温度为100~110℃;过筛时,采用100目的筛网。
5.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤4中,偏铝酸钠溶液的质量浓度为1~2%;偏铝酸钠溶液与分子筛前驱体粉末的质量比为2.5~8:1;采用磁力搅拌时,转速为100~150rad/min,搅拌温度为50℃~60℃,搅拌时间为2h~4h。
6.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,分子筛凝胶、四丙基氢氧化铵溶液、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为80:50~100:4~6;反应温度为120℃~180℃,反应时间为8h~72h;干燥温度100℃~120℃,焙烧时间为4~8h,焙烧温度为550~600℃。
7.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤6中,ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.2~0.5:4~8:1。
8.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤7中,烘干温度为105~120℃,烘干时间为4~8h;煅烧温度为500~600℃,煅烧时间为6~8h。
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