高岑土制小孔CHA和MER沸石制造技术

本发明专利技术提供一种高岑土制小孔CHA和MER沸石，包括：其以偏高岭土矿粉为第一原料,经高温焙烧后得无定形粉，无定形粉中加入适当量CHA晶种,在KOH水溶液中通过水热反应合成K

【技术实现步骤摘要】
120h水热反应可以合成尺寸达20-30微米的低硅CHA和MER 沸石单晶。高结晶度MER沸石也可以用Y沸石作硅铝源在KOH溶液中150℃水 热转晶合成，以矿物为硅铝源合成MER沸石是业界关注的方法。如将含蛋白 石氧化硅的岩石用碱溶解提炼出SiO2生成硅酸盐作为硅源，再与氢氧化铝和 氢氧化钾溶液混合水热反应合成MER沸石。用煤矿开采剥离出的片岩磨细,加 上玻璃,氧化硅粉等调节至合适的硅铝摩尔比后,加入Na2CO3混合后于1000℃ 熔融,骤冷,用水溶解制成基本溶液。该溶液再加上氢氧化钠-氢氧化钾
–
四甲 基氢氧化铵-四丙基氢氧化铵
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奎琳等生成的混合液体在四氟内忖耐压反应 釜中100℃或200℃水热反应，可以获得MFI、LTL、ERI-OFF、CHA、MER,GIS、 ANA、CAN、SOD等多达10种不同结构的沸石。此外，用稻壳灰为硅、铝原料、 四乙基氢氧化铵为模板基也可以合成MER沸石。
[0009]MER沸石分子筛的骨架和孔道开口结构示意图见图3和图4，MER沸石晶 体的骨架结构是由[SiO4]和[AlO4]四面体共氧链接成双八氧元环初级结构MER 笼，进一步有序相联成开口孔径0.31x0.35、0.27x0.36、0.51x0.34和 0.33x0.33nm的三维孔道结构。该沸石名为Merlinoite，人工合成的Linde-W、 Zeolite-W和K-W等。国内外有关该沸石的文献报道比较少，最近文献
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J.A.C.S,2019,141P12744-12759”报道MER沸石在吸附CO2时显示出一种 门槛打开和呼吸效应，使其可以用于制备纯甲烷或纯二氧化碳。MER沸石在甲 醇脱水催化反应中显示出100％的甲醇转化率和二甲醚选择性、以及高的催化 活性稳定性。

技术实现思路

[0010]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部 分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要 求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求 保护的技术方案的保护范围。
[0011]为至少部分地解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高岑土制小孔CHA 和MER沸石，包括：首先，对矿粉原料进行焙烧。所述矿粉选取高岭土矿粉 细度为320目，所述高岭土矿粉经过650～800℃、0.5～3h焙烧使原有的晶体 结构崩塌，所述偏高岭土的晶体结构为无定型。
[0012]其次，CHA和MER合成过程。所述原料、1mol/L或2mol/L KOH溶液和所 述原料矿粉5％的CHA晶种混合均匀组成反应混合物，所述反应混合物置于不 锈钢耐压反压釜中再放入烘箱加热进行水热反应，所述水热反应温度130℃
ꢀ-
150℃,时间48h。最终合成的产物经过滤、洗涤和烘干制成K-CHA沸石。同 理，所述原料、2mol/L KOH溶液和所述原料矿粉5％的CHA晶种混合均匀组成 反应混合物，所述反应混合物置于不锈钢耐压反压釜中再放入烘箱加热进行 水热反应，所述水热反应温度130℃-150℃,时间48h。最终合成的产物经过 滤、洗涤和烘干得到K-MER沸石。
[0013]最后，阳离子交换。所述K-CHA和K-MER沸石以0.5N NaCl溶液为离子 交换液进行阳离子交换得到(Na、K)-CHA和(Na、K)-MER阳离子型沸石。
[0014]进一步地，所述CHA晶种与无定形偏高岭土矿粉重量之比是1-10：50-500。
[0015]进一步地，所述交换的温度为95℃，时间2h。所述K-CHA和K-MER沸石： NaCl溶液＝1:10，交换次数为3次，每次交换后用去离子水洗涤3次，抽滤的 滤饼可进行下一次离子交换。
[0016]进一步地，所述KOH溶液的浓度不限定于1.0-2.0Mol/L,所述偏高岭土 矿粉与KOH
溶液的固液比并不是限定为1:9,所述偏高岭土矿粉加入适量CHA 晶种的百分比也是不限于5％。所述水热反应的温度并不局限于130-150℃,反 应时间也并不局限于24-48h。
[0017]进一步地，所述阳离子型沸石(Na、K)-CHA、和(Na、K)-MER可应用 于CO2与CH4富集、废气中CO、H2S、HCN、COS、NH3、NOx等有毒有害气体的吸 附分离和去除，具有离子交换和吸附性质。
[0018]进一步地，所述CHA沸石的BET表面积12.4cm2/g，微孔面积0cm2/g，总 孔容积0.07ml/g，微孔容积0ml/g。所述MER沸石的BET表面积12.4cm2/g， 微孔面积0cm2/g，总孔容积0.04ml/g，微孔容积0ml/g。所述阳离子型(Na、 K)-CAH沸石的BET表面积103.3cm2/g，微孔面积62.0cm2/g，总孔容积 0.128ml/g，微孔容积0.025ml/g。所述阳离子型(Na、K)-MER沸石的BET 表面积20.8cm2/g，微孔面积0cm2/g，总孔容积0.06ml/g，微孔容积0ml/g。 显示出所述CHA和MER沸石具有丰富的晶间孔，小的微孔的吸附特征。
[0019]与现有技术相比本专利技术的技术效果在于：本专利技术提出的高岑土制小孔CHA 和MER沸石是以偏高岭土矿粉为第一原料，此原料在我国内蒙古蒙西地区储 量丰富，价格低廉。用此原料焙烧脱除其吸附和结晶水后，骨架完全被破坏 而变成无定形粉，在所述无定形粉中加入适量CHA晶种，在KOH水溶液中通 过水热反应合成K-CHA和K-MER沸石，所述K-CHA和K-MER沸石经NaCl溶液 交换制成的(Na、K)-CHA和(Na、K)-MER沸石显示出小孔沸石的离子交换 和吸附性质。本专利技术所述(Na、K)-CHA沸石和(Na、K)-MER沸石可应用于 制离子交换剂和小分子，例如CO2与CH4富集、废气中CO、H2S、HCN、COS、NH3、 NOx等有毒有害气体的吸附分离和去除。同时，本专利技术采用的制备方法原料价 格低廉，合成工艺简单，无环境污染，易于工业化。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施 方式更详细地描述上文简要描述的本专利技术。可以理解这些附图只描绘了本发 明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加 的特性和细节描述和解释本专利技术。
[0021]图1为本专利技术CHA沸石分子筛的骨架结构示意图；
[0022]图2为本专利技术CHA沸石分子筛的孔道开口结构示意图；
[0023]图3为本专利技术MER沸石分子筛的骨架结构示意图；
[0024]图4为本专利技术MER沸石分子筛的孔道开口结构示意图；
[0025]图5为本专利技术所述矿粉原料焙烧的XRD衍射谱；
[0026]图6为本专利技术所述CHA沸石进行XRD沸石结构作晶相鉴定示意图；
[0027]图7为本专利技术所述MER沸石进行XRD沸石结构作晶相鉴定示意图；
[0028]图8为本专利技术所述CHA和MER沸石的晶体形貌电子显微镜照片；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高岑土制小孔CHA和MER沸石，其特征在于，包括：以偏高岭土矿粉为原料进行高温焙烧得到无定型矿粉，在所述无定型粉中加入适量的晶种和KOH溶液进行均匀混合得到新反应混合物，所述新反应混合物通过水热反应得到产物CHA和MER沸石，所述产物加入到NaCl溶液进行阳离子交换得到阳离子型沸石。2.根据权利要求1所述的高岑土制小孔CHA和MER沸石，其特征在于，所述偏高岭土矿粉细度为320目，所述焙烧的温度为650～800℃，时间为0.5～3.0h。3.根据权利要求1所述的高岑土制小孔CHA和MER沸石，其特征在于，所述水热反应的温度为130～150℃,时间为24～48h。4.根据权利要求1所述的高岑土制小孔CHA和MER沸石，其特征在于，所述KOH溶液在合成CHA沸石选取浓度为1mol/L，其合...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙英才，李瀚文，濮鹏翔，曹宇凡，
申请(专利权)人：复榆张家港新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：