一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法技术

本发明专利技术涉及了一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法。本发明专利技术通过溶胶凝胶法制得多齿配位聚合物，采用多齿配位聚合物作为结合剂和孔径成型剂，通过加入纳米细粉，以超声波分散的方法制成悬浊液。把悬浊液放置在容器中，利用微波干燥的方式在70~80℃条件下干燥2~5h，待坯体基本定型后，再在200~300℃条件下干燥5~8h，最后在500~1750℃条件下煅烧3~5h即可成为一种沸石类材料。该方法具有工艺简单、成本低、流程短的特点，可以生成尺寸形状复杂、孔径结构均匀、化学成分简单的沸石类材料。

A method for in situ synthesis of zeolite materials by using multi dentate coordination polymers

The invention relates to a method for in-situ generation of zeolite materials by using a multi dentate coordination polymer. The multi-tooth coordination polymer is prepared by sol-gel method. The multi-tooth coordination polymer is used as binder and pore size forming agent, and the suspension is prepared by ultrasonic dispersion method by adding nano-powder. The suspension was placed in a container and dried for 2-5 hours at 70-80 C by microwave drying. After the green body was basically formed, the suspension was dried for 5-8 hours at 200-300 C, and then calcined at 500-1750 C for 3-5 hours. The method has the advantages of simple process, low cost and short process. Zeolite materials with complex size and shape, uniform pore size and simple chemical composition can be produced.

【技术实现步骤摘要】
一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法
本专利技术属于人造沸石合成
，主要涉及一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法。
技术介绍
天然沸石是一种具有铝硅酸盐骨架，具有很大的比表面积，内含水分子，含一定数量的孔道和空洞的晶体结构材料。可以广泛的应用于工业、农业、国防等部门，在吸附分离、离子交换、催化裂化，合成、过滤、空气干燥、污水净化和处理等方面得到不断地开拓。由于天然沸石受资源限制，且含有金属K、Na、Ca、Sr、Ba、Mg等离子杂质，使材料应用于高精尖领域时受到影响，因此，目前大量采用人工合成沸石。如今人造沸石尺寸普遍较小，不方便推广，低成本的人造沸石多以碳酸钠、苛性钾、长石、高岭石等含有钾钠杂质成分的材料混合、烧制而成的具有不规则结构的产物，高成本的人造沸石多以有机物为基体，在洗涤、烘干、烧制过程中会有大量的污染物，影响环境健康。
技术实现思路
为降低人造沸石的成本，并解决人造沸石中尺寸小的问题，同时使人造沸石中出现的杂质、环境污染问题得到改善，本专利技术提供了一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，该方法生成的沸石类材料不含影响材料使用的杂质成分，对环境的影响较小，需要的原料和设备很普遍，适合工业化生产。本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案：一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）多齿配位聚合物的制取：多齿配位聚合物的原料组成及质量百分比为：氧化铝5~10%、金属铝10~20%、催化剂0.5~1%、5~30%柠檬酸、5~30%磷酸、30~60%氢氧化铝，所述多齿配位聚合物还外加有为原料总质量100~200%的双氧水；将氧化铝、金属铝和催化剂共磨30min，依次加入柠檬酸、磷酸、氢氧化铝，并外加双氧水形成混合液，然后向混合液内通入氧气，氧流量为5~10L/min，室温下存放2~5d，最后将得到的液体烘干即为多齿配位聚合物；（2）沸石类材料的制备：①将质量百分比为3~70%的多齿配位聚合物、2~27%的纳米细粉和30~70%的纯净水依次加入容器中，以超声波分散的方法制成悬浊液；②按照事先设定好的尺寸准备好容器，把悬浊液放置在容器中，利用微波干燥的方式在70~80℃条件下干燥2~5h，使坯体基本定型；③将坯体在200~300℃条件下干燥5~8h，使坯体具备一定的强度，方便再次对坯体的外观尺寸进行加工；④在500~1750℃条件下煅烧3~5h，得到符合尺寸要求的沸石类材料。所述的氧化铝为D50是1~5μm的活性氧化铝微粉或煅烧氧化铝微粉。所述的金属铝为铝加工的下脚料，铝屑、铝粉、铝灰、铝渣和铝粒中的一种或几种混合。所述的催化剂为氧化石墨烯，磷酸为H3PO4的含量为85%的液体酸。所述的双氧水为H2O2的含量为30-50%的双氧水，属于强氧化剂。所述的纳米细粉为气相氧化铝，气相白炭黑中的一种或两种混合。所述的容器为可以使悬浊液任意流动的非金属类容器。本专利技术提出的一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，所采用的多齿配位聚合物属于超高分子，粘度大，常温下含有15-20%的水分，易溶于水，在微波受热过程中，水分会在达到温度点的时候迅速散发，生成孔径均匀的多孔材料；该多孔材料可根据需求煅烧不同的温度，在低温500℃时脱去部分结构水形成物理结合，到高温1450-1750℃达到烧结温度实现陶瓷结合，不同的煅烧温度使材料具备了不一样的结构性能；该方法具有工艺简单、成本低、流程短的特点，可以生成尺寸形状复杂，孔径结构均匀的沸石类材料，该材料具有化学成分简单、纯度高的特性，可以大幅提升对周围环境、工具、设备和人员等的友好度；该材料的孔径尺寸可以在毫米级到纳米级间波动，用来满足不同层次人员的需求。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体技术方案做进一步的描述。实施例1:一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，包括以下步骤：（1）多齿配位聚合物的制取：将质量百分比为10%氧化铝、10%金属铝和0.5%氧化石墨烯共磨30min，依次加入14.5%柠檬酸、5%磷酸、60%氢氧化铝，外加100%的双氧水，向水体通入氧气，使氧流量达到6L/min，室温下存放3d，最后将得到的液体烘干即为多齿配位聚合物；（2）沸石类材料的制备：①将质量百分比为70%的多齿配位聚合物、2%的气相氧化铝和28%的纯净水依次加入容器中，以超声波分散的方法制成悬浊液；②按照事先设定好的尺寸准备好容器，把悬浊液放置在容器中，利用微波干燥的方式在700℃条件下干燥3h，使坯体基本定型；③将坯体在200℃条件下干燥5h，使坯体具备一定的强度，方便再次对坯体的外观尺寸进行加工；④在500℃条件下煅烧3h，得到物理结合的具有毫米级孔径尺寸的沸石类材料；在1750℃条件下煅烧5h，得到陶瓷结合的具有毫米级孔径尺寸的沸石类材料。实施例2:一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，包括以下步骤：（1）多齿配位聚合物的制取：将质量百分比为5%氧化铝、20%金属铝和0.5%氧化石墨烯共磨30min，依次加入9.5%柠檬酸、15%磷酸、50%氢氧化铝，外加160%的双氧水，向水体通入氧气，使氧流量达到10L/min，室温下存放5d，最后将得到的液体烘干即为多齿配位聚合物；（2）沸石类材料的制备：①将质量百分比为70%的多齿配位聚合物、2%的气相氧化铝和28%的纯净水依次加入容器中，以超声波分散的方法制成悬浊液；②按照事先设定好的尺寸准备好容器，把悬浊液放置在容器中，利用微波干燥的方式在700℃条件下干燥3h，使坯体基本定型；③将坯体在200℃条件下干燥5h，使坯体具备一定的强度，方便再次对坯体的外观尺寸进行加工；④在500℃条件下煅烧3h，得到物理结合的具有毫米级孔径尺寸的沸石类材料；在1750℃条件下煅烧5h，得到陶瓷结合的具有毫米级孔径尺寸的沸石类材料。实施例3:一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，包括以下步骤：（1）多齿配位聚合物的制取：将质量百分比为10%氧化铝、20%金属铝和1%氧化石墨烯共磨30min，依次加入9%柠檬酸、30%磷酸、30%氢氧化铝，外加200%的双氧水，向水体通入氧气，使氧流量达到10L/min，室温下存放5d，最后将得到的液体烘干即为多齿配位聚合物；（2）沸石类材料的制备：①将质量百分比为65%的多齿配位聚合物、3%的气相氧化铝和32%的纯净水依次加入容器中，以超声波分散的方法制成悬浊液；②按照事先设定好的尺寸准备好容器，把悬浊液放置在容器中，利用微波干燥的方式在80℃条件下干燥5h，使坯体基本定型；③将坯体在300℃条件下干燥8h，使坯体具备一定的强度，方便再次对坯体的外观尺寸进行加工；④在500℃条件下煅烧3h，得到物理结合的具有毫米级孔径尺寸的沸石类材料；在1750℃条件下煅烧5h，得到陶瓷结合的具有毫米级孔径尺寸的沸石类材料。实施例4:一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，包括以下步骤：（1）多齿配位聚合物的制取：将质量百分比为10%氧化铝、10%金属铝和0.5%氧化石墨烯共磨30min，依次加入14.5%柠檬酸、5%磷酸、60%氢氧化铝，外加100%的双氧水，向水体通入氧气，使氧流量达到6L/min，室温下存放3d，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）多齿配位聚合物的制取：多齿配位聚合物的原料组成及质量百分比为：氧化铝5~10%、金属铝10~20%、催化剂0.5~1%、5~30%柠檬酸、5~30%磷酸、30~60%氢氧化铝，所述多齿配位聚合物还外加有为原料总质量100~200%的双氧水；将氧化铝、金属铝和催化剂共磨30min，依次加入柠檬酸、磷酸、氢氧化铝，并外加双氧水形成混合液，然后向混合液内通入氧气，氧流量为5~10L/min，室温下存放2~5d，最后将得到的液体烘干即为多齿配位聚合物；（2）沸石类材料的制备：①将质量百分比为3~70%的多齿配位聚合物、2~27%的纳米细粉和30~70%的纯净水依次加入容器中，以超声波分散的方法制成悬浊液；②按照事先设定好的尺寸准备好容器，把悬浊液放置在容器中，利用微波干燥的方式在70~80℃条件下干燥2~5h，使坯体基本定型；③将坯体在200~300℃条件下干燥5~8h，使坯体具备一定的强度，方便再次对坯体的外观尺寸进行加工；④在500~1750℃条件下煅烧3~5h，得到符合尺寸要求的沸石类材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用多齿配位聚合物原位生成沸石类材料的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）多齿配位聚合物的制取：多齿配位聚合物的原料组成及质量百分比为：氧化铝5~10%、金属铝10~20%、催化剂0.5~1%、5~30%柠檬酸、5~30%磷酸、30~60%氢氧化铝，所述多齿配位聚合物还外加有为原料总质量100~200%的双氧水；将氧化铝、金属铝和催化剂共磨30min，依次加入柠檬酸、磷酸、氢氧化铝，并外加双氧水形成混合液，然后向混合液内通入氧气，氧流量为5~10L/min，室温下存放2~5d，最后将得到的液体烘干即为多齿配位聚合物；（2）沸石类材料的制备：①将质量百分比为3~70%的多齿配位聚合物、2~27%的纳米细粉和30~70%的纯净水依次加入容器中，以超声波分散的方法制成悬浊液；②按照事先设定好的尺寸准备好容器，把悬浊液放置在容器中，利用微波干燥的方式在70~80℃条件下干燥2~5h，使坯体基本定型；③将坯体在200~300℃条件下干燥5~8h，使坯体具备一定的强度，方便再次对坯体的外观尺寸进行加工；④在500~175...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖家志，梁亚丽，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41