一种多级海胆状多晶沸石及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多级海胆状多晶沸石及其制备方法，多级海胆状多晶沸石由内部微球和内部微球表面发散生长的若干个棒状结构形成；多级海胆状多晶沸石具有由CAN型沸石和SOD型沸石晶体共生而成的晶体结构，即同时具有CAN型沸石的孔道结构和SOD型沸石的孔道结构，其制备方法为以酸活化的坡缕石为原料，硝酸铝为铝源，低温下无添加剂合成。本发明专利技术所述沸石结晶度高，颗粒均匀，对大分子污染物效果好；所述制备方法方法有效利用坡缕石中的SiO

Multistage urchin like polycrystal zeolite and preparation method thereof

The invention discloses a multi-stage urchinlike polycrystalline zeolite and its preparation method, the formation of a number of rod like structure of multilevel urchinlike polycrystalline zeolite microspheres and microspheres by internal internal divergent growth; multistage urchinlike polycrystalline zeolite with crystal structure composed of CAN zeolite and SOD zeolite and the pore structure of symbiosis. The pore structure of SOD zeolite and simultaneously with CAN type zeolite, its preparation method for acid activated palygorskite as raw material, aluminum nitrate as the aluminum source, low temperature without additive synthesis. The zeolite of the invention has high crystallinity, homogeneous particles and good effect on macromolecular pollutants; the preparation method and the method effectively utilize SiO in Palygorskite

【技术实现步骤摘要】
一种多级海胆状多晶沸石及其制备方法
本专利技术属于无机非金属材料领域，具体涉及一种多级海胆状多晶沸石及其制备方法。
技术介绍
一般而言，沸石是一种具有微孔(<2nm)结构的硅铝酸盐。沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂，也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。然而，由于沸石孔道细微，存在容易堵塞且对大分子污染物的效果差等问题。为了克服这些问题，近年来研究者对新颖的多级结构的沸石越来越关注。如Ryoo合成了单胞厚度片状组装的MFI型多级结构微球，发现其有高催化活性和更持久的使用寿命(Nature,2009,461(7261):246-249)；Ni等制备了有纳米片组装的多级结构微球状4A沸石，其吸附效果较常规的立方体4A沸石要好(JournalofAlloysandCompounds,2014,592:135–139)。Hua等总结了近几十年来多级结构沸石的研究成果，发现多级结构沸石对大分子污染物具有更好的效果，同时他们展望未来，认为多级结构沸石的简单制备方法依然是目前需要进一步探求的问题(ChemicalCommunications,2011,47(38):10536-47)。多级结构的制备方法通常有两种，一种是自上而下的脱硅或者碱后处理法(ChemistryLetters,2000,882-883；chemistry-aeuropeanjournal,2005,11,4983-4994；TheJournalofPhysicalChemistryC,2011,115,14193-14203.)；另一种是自下而上的直接自组装法也称模板法(软模板：AngewandteChemieInternationalEdition,2006,45,3090-3093；JournaloftheAmericanChemicalSociety,2010,132,4169-4177；AngewandteChemieInternationalEdition,2012,51,1962-1965；硬模板：NatureMaterials2008,7,984-991；JournaloftheAmericanChemicalSociety,2011,133,12390-12393；ChemistryofMaterials,2003,15,1664-1668)。其中，自下而上的组装方法既简单又能对多级结构进行有效调控而备受青睐。但是，这种方法往往需要使用昂贵的模板剂以及添加剂从而限制了它的商业化应用。同时，通常多级结构沸石合成原料均用硅酸钠为硅源(MicroporousandMesoporousMaterials,2005,87,146–152)，或者正硅酸乙酯(专利CN102826564A、CN2014/073856)等为硅源又增加了其成本。因此，如何利用廉价原料在无模板无添加剂的情况下合成多极结构沸石是一个急需解决的技术难题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种多级海胆状多晶沸石及其制备方法，利用酸活化的坡缕石为硅源，硝酸铝为铝源，无模板无添加剂来制备海胆状多晶沸石，绿色环保，显著降低合成成本，得到一种新结构的海胆状多晶沸石，扩展了坡缕石的应用范围。本专利技术的技术方案为：一种多级海胆状多晶沸石，其特征在于，所述多级海胆状多晶沸石具有CAN型沸石和SOD型沸石晶体共生而成的晶体结构，所述海胆状多晶沸石同时具有CAN型沸石的孔道结构和SOD型沸石的孔道结构，且所述CAN型沸石的孔道结构的孔道直径为所述SOD型沸石的孔道结构的孔道直径为所述多级海胆状多晶沸石包括内部微球和内部微球表面发散生长的若干个棒状结构；所述内部微球的直径为1-2μm；所述棒状结构的长度为100-500nm，宽度为180-220nm。所述CAN型沸石为钙霞石；所述SOD型沸石为方钠石。一种制备多级海胆状多晶沸石的方法，其特征在于，用酸活化的坡缕石为硅源，硝酸铝为铝源，利用水热合成法制备得到海胆状多晶沸石。具体包括以下步骤：1)坡缕石的酸化：将坡缕石置于浓度为6-8mol/L的盐酸中，酸化2-12h后洗涤至无氯离子，烘干研磨得到酸化好的坡缕石粉备用；2)将硝酸铝溶解于水中后加入氢氧化钠搅拌至澄清；3)加入步骤1)中酸化好的坡缕石粉，得到成分比例为(10-30)Na2O-(2.6-5.32)Al2O3-8SiO2-(333.3-1530.3)H2O的胶体，常温下搅拌均匀；4)将搅拌好的胶体置于聚四氟乙烯反应釜中，于120-180℃下，反应12-72h，反应结束后，产物离心洗涤至中性，干燥后得到所述海胆状多晶沸石。所述步骤1)中的烘干温度为60℃。所述氢氧化钠为分析纯；所述硝酸铝为分析纯。所述坡缕石粉的颗粒粒径大于或等于200目。本专利技术的有益效果是：(1)采用酸活化的坡缕石为原料，有效的利用了坡缕石中的SiO2作为硅源，拓宽了坡缕石的应用。(2)不添加任何模板与有机添加剂，降低了成本，同时绿色环保。(3)所制备的多晶沸石与其他沸石相比具有新颖的海胆状微观形貌，结晶度高，颗粒均匀，且所述多级海胆状多晶沸石具有多级孔道结构，对大分子污染物效果好。附图说明图1为CAN型沸石的骨架结构图。图2为SOD型沸石的骨架结构图。图3为实施例四中合成海胆状多晶沸石的SEM图。图4为实施例四中合成海胆状多晶沸石单个晶体的SEM图。图5为实施例四中合成海胆状多晶沸石的XRD图。如图5所示，海胆状多晶沸石的晶体衍射峰符合钙霞石(CAN型)的特征峰(PDF:38-0515)和方钠石(SOD型)的特征峰(PDF:50-0248)。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，结合以下实施例对本专利技术的内容作进一步说明。实例1称取10g坡缕石，放入6mol/L盐酸中活化12h，去离子水洗涤至无氯离子，烘干研磨备用。将硝酸铝溶于20mL水中，搅拌5min，加入氢氧化钠常温搅拌5min，加入上述酸活化的坡缕石，使得初始胶体的比例为30Na2O-5.32Al2O3-8SiO2-1530.3H2O，搅拌一段时间，转移到水热反应釜中，160℃反应72h，冷却后纯水离心洗涤烘干。得到多级海胆状多晶沸石，所述多级海胆状多晶沸石包括内部微球和内部微球表面发散生长的若干个棒状结构；所述内部微球的直径为1-2μm；所述棒状结构的长度为100-500nm，宽度为180-200nm。实例2称取30g坡缕石，放入8mol/L盐酸中活化12h，去离子水洗涤至无氯离子，烘干研磨备用。将硝酸铝溶于水中，搅拌5min，加入氢氧化钠常温搅拌5min，加入上述酸活化的坡缕石，使得初始胶体的比例为30Na2O-5.32Al2O3-8SiO2-333.3H2O搅拌一段时间，转移到水热反应釜中，160℃反应12h，冷却后纯水离心洗涤烘干。得到多级海胆状多晶沸石，所述多级海胆状多晶沸石包括内部微球和内部微球表面发散生长的若干个棒状结构；所述内部微球的直径为1-2μm；所述棒状结构的长度为100-500nm，宽度为200-220nm。实例3称取60g坡缕石，放入8mol/L盐酸中活化12h，去离子水洗涤至无氯离子，烘干研磨备用。将硝酸铝溶于水中，搅拌5min，加入氢氧化钠常温搅拌5min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级海胆状多晶沸石，其特征在于，所述多级海胆状多晶沸石具有CAN型沸石和SOD型沸石晶体共生而成的晶体结构，所述海胆状多晶沸石同时具有CAN型沸石的孔道结构和SOD型沸石的孔道结构，且所述CAN型沸石的孔道结构的孔道直径为

【技术特征摘要】
1.一种多级海胆状多晶沸石，其特征在于，所述多级海胆状多晶沸石具有CAN型沸石和SOD型沸石晶体共生而成的晶体结构，所述海胆状多晶沸石同时具有CAN型沸石的孔道结构和SOD型沸石的孔道结构，且所述CAN型沸石的孔道结构的孔道直径为所述SOD型沸石的孔道结构的孔道直径为2.根据权利要求1所述的多极海胆状多晶沸石，其特征在于，所述多级海胆状多晶沸石包括内部微球和内部微球表面发散生长的若干个棒状结构；所述内部微球的直径为1-2μm；所述棒状结构的长度为100-500nm，宽度为180-220nm。3.根据权利要求2所述的多级海胆状多晶沸石，其特征在于，所述CAN型沸石为钙霞石；所述SOD型沸石为方钠石。4.一种制备权利要求1-3中任一权利要求所述多级海胆状多晶沸石的方法，其特征在于，用酸活化的坡缕石为硅源，硝酸铝为铝源，利用水热合成法制备得到海胆状多晶沸石。5.根据权利要求4所述的一种制备多级海胆状多晶沸石的方法，其特征在于，具体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺珊珊，田熙科，陈才高，李树苑，姜应和，刘海燕，
申请(专利权)人：中国市政工程中南设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42