CN116351396A - 一种气体吸附剂的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气体吸附剂制备领域，具体涉及一种用于吸附分离氩气和氧气的吸附剂的制备方法，制备过程主要包括前体的合成和后处理改性等步骤，具有简单易行、重复性好、适合规模放大合成、成本低等优点。本发明制备的吸附剂对氩气的吸附容量显著高于对氧气的吸附容量，即具有高氩气/氧气分离系数，适用于对氩气的吸附、对氩气和氧气混合气体的吸附分离等，拥有吸附分离效率高、稳定性好等优点。

Description

一种气体吸附剂的制备方法及应用
技术领域
本发明属于气体吸附剂制备领域，具体涉及一种用于吸附分离氩气和氧气的吸附剂的制备方法。
背景技术
现代工业、医疗健康及社会生活等领域对高纯氧气的需求日益迫切。例如，医学、金属切割等用氧要求氧浓度大于95％，而军用飞行器使用气体中若氩气含量过高将导致人体中毒。
工业上主要通过吸附分离空气中的氧气(物理法)生产氧气。变压吸附(PressureSwing Adsorption，PSA)过程因具有操作灵活方便、自动化程度高、运行成本低等优势而得到广泛应用。但是目前通过PSA过程制氧浓度最高仅约95％，这主要是因为变压吸附技术使用的吸附剂对氧气和氩气的吸附能力相当，无法实现对氧气和氩气的高效分离。专利US6432170B1、201210288026.1和202010832382.X、文献Microporous and MesoporousMaterials(2008,107,577)、American Institute of Chemical Engineers(2013,59,982)分别公开了一种银交换X沸石、Ag-LiLSX沸石和Ag-ETS-10沸石分子筛的制备方法和对氩气和氧气的吸附分离应用，但上述吸附剂存在的主要问题是对氧气和氩气的分离效率较低，Ar/O2分离系数通常仅为1.2～1.5。
发明内容
针对现有吸附剂对氩气、氧气吸附分离系数低的问题，本发明的目的为提供一种具有高氩气、氧气吸附分离系数的吸附剂，100KPa下Ar/O2分离系数高于1.8，此外此吸附剂还具有制备工艺简单，成本低等优点。
本发明的技术方案为：一种气体吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将无机硅源、有机硅源、铝源、钠源、金属源、模板剂、去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，在30～65℃下陈化0.5～24小时制得凝胶，将凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为100～250℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以5～25rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为1～5天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体；
步骤二、将步骤一得到的前体进行后处理改性，后处理改性过程包括：前体与去离子水按质量比1:10～100充分混合得到前体溶液并保持搅拌，将金属盐溶液在氮气保护的条件下，在搅拌过程中逐滴缓慢加入到前体溶液中，前体溶液控制温度为30～95℃，搅拌时间为0.5～24小时，前体溶液与金属盐溶液的质量比为1:1～10，然后过滤，将所得固体用去离子水洗涤至pH值为7，然后真空干燥；上述后处理改性过程重复2～5次，制得气体吸附剂。
优选的，步骤一中，无机硅源为气相二氧化硅、四氯化硅、正硅酸乙酯中的一种或多种，有机硅源为二甲基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或双(三乙氧基硅基)甲烷中的一种或多种，铝源为硫酸铝、偏铝酸钠、氧化铝中的一种或多种，钠源为氢氧化钠、氯化钠、碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或多种，金属源为二氧化钛、钛酸四丁酯、三氯化钛、二氧化锗、四氯化锗、硫化锗、七水合硫酸钴、四水合乙酸钴、三氯六氨合钴、硫酸镓、水合硝酸镓、无水氯化镓、六水合硝酸锌、七水合硫酸锌、氧化锌、氯化锌、氧化铍、四水合硫酸铍中的一种或多种，模板剂为四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵、正丁胺、叔丁醇中的一种或多种。
优选的，步骤一中，各反应原料的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：去离子水＝1:(20～100):(5～80):(0.68～5.13):(6.84～51.3):(21.2～38.2):(3800～11350)，其中：铝源以Al2O3计，无机硅源、有机硅源均以SiO2计，钠源以Na2O计，金属源以金属M计。
优选的，步骤一中反应器为带有水平转轴的烘箱，且旋转方向可以通过程序设置进行顺时针、反时针两个方向的切换，步骤一中反应釜转动速率为10rpm。
优选的，步骤一中的焙烧在马弗炉中进行，450～600℃通氮气条件下煅烧4～6h，升温过程需要控制升温速率为1～10℃/min。
优选的，步骤二中金属盐为氯化锂、一水合氢氧化锂、一水合硫酸锂、无水溴化锂、草酸锂、无水氯化钙、氧化钙、二水合硫酸钙、氢氧化钙、氢氧化钾、溴化钾、氯化钾、铬酸钾、硝酸钾、硫酸钾、四水合硫酸铈、氧化铈、醋酸铈、四水合硝酸镉、硫酸镉、氯化镉、氧化镉、硝酸银、硫酸银、乙酸银中的一种或几种。
优选的，步骤二中，金属盐溶液中金属离子浓度为0.01～0.5mol/L。
优选的，步骤二中，真空干燥为在真空干燥箱80～100℃下处理12～24h。进一步的，步骤二中，在真空干燥箱80℃下处理12h。
本发明还提供一种气体吸附剂，由以上任一气体吸附剂的制备方法制备得到。
本发明还提供上述气体吸附剂的应用，所述吸附剂应用于混合气体中氩气吸附。
本发明中：所述吸附剂对氩气的吸附容量显著高于对氧气的吸附容量，即具有高氩气/氧气分离系数，适用于对氩气的吸附、对氩气和氧气混合气体的吸附分离等。
本发明中凝胶组成、合成过程、后处理所使用的溶液及处理条件对吸附剂的制备均十分关键：
本发明中吸附剂前体的合成，凝胶中加入的有机硅源是带有小尺寸末端有机基团(甲基或二甲基)或桥连有机基团(亚甲基)的有机硅，金属源是金属阳离子半径大于硅的盐，后处理中使用的金属盐是易于对前体孔道中离子进行交换的盐，合成到吸附剂前体骨架中的小尺寸有机基团、半径大于硅的金属阳离子和孔道中的金属阳离子三者共同对吸附剂材料的孔道尺寸、电场局部微环境、表面性质等进行有效调变，协同作用起到选择性筛分氩气和氧气分子的作用，对提高氩气/氧气吸附分离系数具有至关重要的作用，适用于作为吸附剂应用于变压吸附分离氩气和氧气。
本发明中陈化步骤对吸附剂前体的合成至关重要，有利于制得尺寸较小且均一的吸附剂前体颗粒。顺反切换转动过程对晶化中凝胶的均一性和各反应原料的快速动态平衡以及最终产物的性能稳定性均具有至关重要的作用。顺反切换转动的原理为在前体的晶化周期内阶段性的使反应釜朝着顺、反两个方向切换转动。相比于单一方向的转动，在顺反切换动态水热合成条件下各反应原料更容易实现快速动态平衡，从而使合成凝胶中的有机组分和无机组分进行充分混合，而凝胶各部分组成的均一性有利于有机基团和金属阳离子在前体孔结构中的均匀分布，从而实现对前体孔尺寸的有效调控，进而对最终吸附剂筛分氩气和氧气起到至关重要的作用。
本发明后处理改性所涉及的气体保护与溶液缓慢滴加处理直接影响吸附剂性能，溶液交换温度、时间可有效调控金属阳离子与前体中阳离子的交换比例，制得性能优异的吸附剂材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的气体吸附剂的制备过程简单，成本低，易于实现大规模生产，氩气和氧气吸附分离性能优异，稳定性好。
附图说明
图1为实施例1中制得吸附剂的氩气和氧气吸附等温线。
具体实施方式
下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明(以下实施例中有机硅源、无机硅源均以SiO2计、金属源以金属M计、钠源以Na2O计、铝源以Al2O3计)。实施例中所用的药品未经特别说明均为市售产品，所用方法未经特别说明均为本领域常规方法。
实施例1
本实施例提供一种气体吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将0.88g气相二氧化硅、0.54g二甲基二乙氧基硅烷、0.25g硫酸铝、1.00g氢氧化钠、0.10g氧化钛、3.15g四丙基氢氧化铵和100ml去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，在50℃低温陈化10h，本实施中各物质的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：水＝1:20:5:1.71:17.11:21.2:7600；得到的凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为150℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以10rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向(顺时针、反时针切换)，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为1天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体，焙烧为550℃通氮气条件下焙烧6h，升温过程需要控制升温速率为5℃/min；
步骤二、将步骤一得到的前体与去离子水充分混合得到前体溶液并保持搅拌，前体与去离子水的质量比为1:10。在氮气保护的条件下，缓慢逐滴加入硝酸银溶液，进行后处理改性，银离子浓度为0.1mol/L，处理温度为80℃，搅拌时间为0.5小时，前体溶液与硝酸银溶液的质量比为1:1，然后过滤，用去离子水洗涤至pH值为7，然后在80℃真空干燥箱中处理12小时；上述后处理改性过程重复2次，制得吸附剂。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是：步骤一中将制成的溶液在50℃下低温陈化24h。其它与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1不同的是：步骤一中反应器加热温度为250℃。其它与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1不同的是：步骤一中反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以20rpm的转动速率转动。其它与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1不同的是：步骤一中反应凝胶进行顺反两个方向水热动态晶化合成，总晶化时间为5天。其它与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1不同的是：步骤二中银离子浓度为0.5mol/L，前体与离子水的质量比为1:100。其它与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种气体吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将1.75g气相二氧化硅、1.08g二甲基二乙氧基硅烷、0.25g硫酸铝、1.0g氢氧化钠、0.70g七水合硫酸钴、3.15g四丙基氢氧化铵和100ml去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，在50℃低温陈化10h；本实施方式七中各物质的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：水＝1:40:10:3.41:17.11:21.2:7600；制的凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为150℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以10rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向(顺时针、反时针切换)，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为2天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体，焙烧为550℃通氮气条件下焙烧6h，升温过程需要控制升温速率为5℃/min；
步骤二、将步骤一得到的前体与去离子水充分混合得到前体溶液并保持搅拌，前体与去离子水的质量比为1:10。在氮气保护的条件下，缓慢逐滴加入氢氧化钾溶液，进行后处理改性，钾离子浓度为0.01mol/L，处理温度为80℃，搅拌时间为0.5小时，前体溶液与氢氧化钾溶液的质量比为1:1，然后过滤，用去离子水洗涤至pH值为7，然后在80℃真空干燥箱中处理12小时；上述后处理改性过程重复2次，制得吸附剂；
实施例8
本实施例与实施例7不同的是：步骤二中处理温度为90℃，搅拌时间为24小时。其它与实施例7相同。
实施例9
本实施例提供一种气体吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将3.50g气相二氧化硅、2.60g甲基三乙氧基硅烷、0.25g硫酸铝、0.50g氢氧化钠、0.22g四水合硫酸铍、3.15g四丙基氢氧化铵和100ml去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，在50℃低温陈化10h；本实施方式九中各物质的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：水＝1:80:20:1.70:8.55:21.2:7600；制的的凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为150℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以10rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向(顺时针、反时针切换)，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为1天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体，焙烧为550℃通氮气条件下焙烧6h，升温过程需要控制升温速率为5℃/min；
步骤二、将步骤一得到的前体与去离子水充分混合得到前体溶液并保持搅拌，前体与去离子水的质量比为1:10。在氮气保护的条件下，缓慢逐滴加入氯化钙溶液，进行后处理改性，钙离子浓度为0.01mol/L，处理温度为80℃，搅拌时间为2小时，前体溶液与氯化钙溶液的质量比为1:1，然后过滤，用去离子水洗涤至pH值为7，然后在80℃真空干燥箱中处理12小时；上述后处理改性过程重复2次，制得吸附剂。
实施例10
本实施例与实施例9不同的是：步骤二后处理改性过程重复5次，制得吸附剂。其它与实施例9相同。
实施例11
本实施例提供一种气体吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将0.88g气相二氧化硅、0.54g二甲基二乙氧基硅烷、0.25g硫酸铝、1.95g氢氧化钠、0.72g六水合硝酸锌、3.15g四丙基氢氧化铵和100ml去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，在50℃低温陈化10h；实施方式十一中各物质的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：水＝1:20:5:3.31:33.33:7600；制得的凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为150℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以10rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向(顺时针、反时针切换)，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为1天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体，焙烧为550℃通氮气条件下焙烧6h，升温过程需要控制升温速率为5℃/min；
步骤二、将步骤一得到的前体与去离子水充分混合得到前体溶液并保持搅拌，前体与去离子水的质量比为1:10。在氮气保护的条件下，缓慢逐滴加入氯化锂溶液，进行后处理改性，锂离子浓度为0.01mol/L，处理温度为80℃，搅拌时间为0.5小时，前体溶液与氯化锂溶液的质量比为1:1，然后过滤，用去离子水洗涤至pH值为7，然后在80℃真空干燥箱中处理12小时；上述后处理改性过程重复2次，制得吸附剂。
实施例12
本实施例提供一种气体吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将6.09g正硅酸乙酯、1.08g二甲基二乙氧基硅烷、0.25g硫酸铝、0.75g氢氧化钠、0.14g无水氯化镓、4.13g四丙基溴化铵和100ml去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，在50℃低温陈化10h；实施方式十二中各物质的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：水＝1:40:10:1.09:12.83:21.2:7600；制得的凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为150℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以10rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向(顺时针、反时针切换)，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为1天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体，焙烧为550℃通氮气条件下焙烧6h，升温过程需要控制升温速率为5℃/min；
步骤二、将步骤一得到的前体与去离子水充分混合得到前体溶液并保持搅拌，前体与去离子水的质量比为1:10。在氮气保护的条件下，缓慢逐滴加入氯化钙溶液，进行后处理改性，钙离子浓度为0.01mol/L，处理温度为80℃，搅拌时间为0.5小时，前体溶液与氯化钙溶液的质量比为1:1，然后过滤，用去离子水洗涤至pH值为7，然后在80℃真空干燥箱中处理12小时；上述后处理改性过程重复3次，制得吸附剂；
实施例13
本实施例提供一种气体吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将3.04g正硅酸乙酯、0.54g二甲基二乙氧基硅烷、0.25g硫酸铝、1.50g氢氧化钠、0.29g三氯化钛、3.15g四丙基氢氧化铵和100ml去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，再50℃低温陈化10h；实施方式十三中各物质的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：水＝1:20:5:2.57:25.66:21.2:7600；制得的凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为150℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以10rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向(顺时针、反时针切换)，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为3天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体，焙烧为550℃通氮气条件下焙烧6h，升温过程需要控制升温速率为5℃/min；
步骤二、将步骤一得到的前体与去离子水充分混合得到前体溶液并保持搅拌，前体与去离子水的质量比为1:10。在氮气保护的条件下，缓慢逐滴加入四水硝酸镉溶液，进行后处理改性，镉离子浓度为0.2mol/L，处理温度为80℃，搅拌时间为0.5小时，前体溶液与四水硝酸镉溶液的质量比为1:1，然后过滤，用去离子水洗涤至pH值为7，然后在80℃真空干燥箱中处理12小时；上述后处理改性过程重复2次，制得吸附剂；
实施例14
本实施例提供一种气体吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将12.18g正硅酸乙酯、2.17g二甲基二乙氧基硅烷、0.25g硫酸铝、0.75g氢氧化钠、0.19g二氧化锗、3.15g四丙基氢氧化铵和100ml去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，再50℃低温陈化10h；各物质的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：水＝1:80:20:2.49:12.83:21.2:7600；制得的凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为150℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以20rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向(顺时针、反时针切换)，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为1天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体，焙烧为550℃通氮气条件下焙烧6h，升温过程需要控制升温速率为5℃/min；
步骤二、将步骤一得到的前体与去离子水充分混合得到前体溶液并保持搅拌，前体与去离子水的质量比为1:10。在氮气保护的条件下，缓慢逐滴加入一水合氢氧化锂溶液，进行后处理改性，锂离子浓度为0.01mol/L，处理温度为70℃，搅拌时间为0.5小时，前体溶液与一水合氢氧化锂溶液的质量比为1:1，然后过滤，用去离子水洗涤至pH值为7，然后在80℃真空干燥箱中处理12小时；上述后处理改性过程重复2次，制得吸附剂。
实施例15
本实施例提供一种气体吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将12.18g正硅酸乙酯、2.17g二甲基二乙氧基硅烷、0.25g硫酸铝、3.00g氢氧化钠、0.58g三氯化钛、4.13g四丙基溴化铵和100ml去离子水在室温下搅拌混合均匀制成溶液，再50℃低温陈化10h，实施方式中各物质的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属盐：钠源：模板剂：水＝1:80:20:5.13:51.3:21.2:7600；制得的凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为150℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以10rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向(顺时针、反时针切换)，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为1天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体，焙烧为550℃通氮气条件下焙烧6h，升温过程需要控制升温速率为5℃/min；
步骤二、将步骤一得到的前体与去离子水充分混合得到前体溶液并保持搅拌，前体与去离子水的质量比为1:10。在氮气保护的条件下，缓慢逐滴加入四水合硫酸铈溶液，进行后处理改性，铈离子浓度为0.1mol/L，处理温度为80℃，搅拌时间为0.5小时，前体溶液与四水合硫酸铈溶液的质量比为1:1，然后过滤，用去离子水洗涤至pH值为7，然后在80℃真空干燥箱中处理12小时；上述后处理改性过程重复2次，制得吸附剂。
性能测试
将实施例1得到的吸附剂进行的氧气、氧气吸附分离过程包括如下步骤：
使用比表面积和孔径分析仪(BET)：采用美国Quantachrome公司生产的Autosorb-iQ全自动比表面积分析仪对样品进行氩气吸附测试。测试条件为：测试前对材料进行脱气，以5℃·min-1升温至300℃，并在该温度下脱气4h，并使用氮气进行气体回填。脱气后将样品转移至测试站，在25℃常温条件、0-100KPa下进行氩气、氧气变压吸附测试。测试数据结果如表1所示。
表1实施例1-15所得吸附剂的吸附分离结果(100KPa)
Figure BDA0004151194730000121
从以上表1可知，本发明制得吸附剂的氩气/氧气吸附分离系数达到1.80～1.86以上，远大于现有技术中的1.2～1.5，整个制备过程简单，成本低，易于实现大规模生产，氩气和氧气吸附分离性能优异，具有较好的应用前景。
图1为实施例1中制得吸附剂的氩气和氧气吸附等温线，从图1可以看出看出本发明吸附剂在25℃时，100KPa下对氩气的吸附容量为8.7265cc/g，对氧气的吸附容量为4.6916cc/g，氩气/氧气吸附分离系数为1.86，氩气和氧气吸附分离性能优异。

Claims (9)

1.一种气体吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将无机硅源、有机硅源、铝源、钠源、金属源、模板剂、去离子水在室温下搅拌混合均匀制成凝胶，在30~65 ℃下陈化0.5~24小时制得凝胶，将凝胶转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，反应釜密封后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内，将反应器加热后保温，温度为100~250 ℃，反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以5~25rpm的转动速率转动，设置每小时切换一次转动方向，使反应凝胶进行动态水热晶化，总晶化时间为1~5天，后经抽滤、洗涤、烘干、焙烧得到前体；
步骤二、将步骤一得到的前体进行后处理改性，后处理改性过程包括：前体与去离子水按质量比1:10~100充分混合得到前体溶液并保持搅拌，将金属盐溶液在氮气保护的条件下，在搅拌过程中缓慢逐滴加入到前体溶液中，前体溶液控制温度为30~95 ℃，搅拌时间为0.5~24小时，前体溶液与金属盐溶液的质量比为1:1~10，然后过滤，将所得固体用去离子水洗涤至pH值为7，然后真空干燥；上述后处理改性过程重复2~5次，制得气体吸附剂。
2.根据权利要求1所述的气体吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤一中，无机硅源为气相二氧化硅、四氯化硅、正硅酸乙酯中的一种或多种，有机硅源为二甲基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或双(三乙氧基硅基)甲烷中的一种或多种，铝源为硫酸铝、偏铝酸钠、氧化铝中的一种或多种，钠源为氢氧化钠、氯化钠、碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或多种，金属源为二氧化钛、钛酸四丁酯、三氯化钛、二氧化锗、四氯化锗、硫化锗、七水合硫酸钴、四水合乙酸钴、三氯六氨合钴、硫酸镓、水合硝酸镓、无水氯化镓、六水合硝酸锌、七水合硫酸锌、氧化锌、氯化锌、氧化铍、四水合硫酸铍中的一种或多种，模板剂为四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵、正丁胺、叔丁醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的气体吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤一中，各反应原料的摩尔比为铝源：无机硅源：有机硅源：金属源：钠源：模板剂：去离子水=1:(20~100):(5~80):(0.68~5.13):(6.84~51.3):(21.2~38.2):(3800~11350)，其中：铝源以Al2O3计，所述无机硅源、有机硅源均以SiO2计，钠源以Na2O计，金属源以金属M计。
4.根据权利要求1所述的气体吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤一中，焙烧在马弗炉中进行，450~600 ℃通氮气条件下焙烧4~6 h，升温过程需要控制升温速率为1~10 ℃/min。
5.根据权利要求1所述的气体吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述金属盐为氯化锂、一水合氢氧化锂、一水合硫酸锂、无水溴化锂、草酸锂、无水氯化钙、氧化钙、二水合硫酸钙、氢氧化钙、氢氧化钾、溴化钾、氯化钾、铬酸钾、硝酸钾、硫酸钾、四水合硫酸铈、氧化铈、醋酸铈、四水合硝酸镉、硫酸镉、氯化镉、氧化镉、硝酸银、硫酸银、乙酸银中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的气体吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，金属盐溶液中金属离子浓度为0.01~0.5 mol/L。
7.根据权利要求1所述的气体吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，真空干燥为在真空干燥箱80~100 ℃下处理12~24h。
8.一种气体吸附剂，其特征在于，由权利要求1~7中任一气体吸附剂的制备方法制备得到。
9.一种如权利要求8所述的吸附剂的应用，其特征在于，所述吸附剂应用氩气的吸附、对氩气和氧气混合气体的吸附分离。
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