一种水滑石/分子筛复合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水滑石/分子筛共晶复合物及其制备方法和应用。本发明专利技术利用共沉淀原理，合成出水滑石/分子筛共晶复合物并作为吸附材料使用。该吸附材料能够有效缓解传统浸渍法合成的负载型吸附剂负载量低、活性中心易团聚等问题，能够充分发挥分子筛和水滑石的结构优势，达到活性组分的高度分散。该吸附材料是一种新型的环境功能材料。一种新型的环境功能材料。一种新型的环境功能材料。

【技术实现步骤摘要】
一种水滑石/分子筛复合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料
，特别涉及一种水滑石/分子筛复合物及其制备方法和作为吸附材料的应用。

技术介绍

[0002]吸附法因其净化效率高、不产生二次污染，操作活性大，成本低廉等优点成为吸附分离领域中应用前景最广阔的方法。
[0003]分子筛具有较高的比表面积、较大的孔径和较低的密度，使其在吸附分离领域具有独特的应用。相较于传统吸附剂，分子筛作为吸附剂具有吸附量高、选择性好的特点。为提高其吸附性能及拓宽其吸附应用领域，不少研究者通过掺杂活性金属(Cu、Fe和Pt等)来制备分子筛吸附剂，进一步提高其吸附效率。目前的制备方法多采用一些传统的方式，如浸渍法、离子交换法等，容易造成活性金属团聚，无法高度分散。
[0004]层状双金属氢氧化物(Layer double hydroxides)，简称LDHs，是一种具有层状结构的阴离子型黏土。其层板带正电，由二价和三价金属阳离子配位形成的金属氢氧化物八面体(MO6)共边组合而成。其层间由无机或有机阴离子平衡，层板正电荷，使LDHs保持电中性。LDHs的化学通式为：其中，M
2+
和M
3+
分别代表层板上二价和三价金属离子，如Mg
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、Cu
2+
、Al
3+
、Fe
3+
、Cr
3+
等；A
n
‑
代表层间阴离子种类，如NO3‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
、CH3COO
‑
等；x为M
3+
/(M
2+
+M
3+
)的摩尔比，m为层间水分子的数量。LDHs的层板与层间阴离子之间存在多种作用力(如静电作用、氢键、范德华力等)，以形成较稳定的层状结构。因LDHs的层板和层间离子可调等特殊性质，使得其近年来发展迅速。同时其经焙烧后得到的金属氧化物仍具有金属高分散的特性。
[0005]CN102744093A公开了一种分子筛的稀土改性方法。先在水滑石层板引入稀土金属，后经焙烧将其分散于分子筛的表面和孔道中，以提高分子筛酸性。该方法虽能将水滑石与分子筛进行结合，但存在物理混合不均导致活性中心团聚等问题。CN106475134A公开了一种具有核壳结构的分子筛水滑石催化剂，其水滑石作为壳，完全包覆于分子筛核的外部，虽能够提高金属利用率，但一定程度上限制了水滑石和分子筛本身的优势。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的弊端，本专利技术目的在于提供一种水滑石/分子筛复合物及其制备方法和作为吸附材料的应用。本专利技术利用分子筛的结构优势和水滑石层板金属的高度分散性的特性，通过控制合成过程来制备出水滑石/分子筛共晶复合物，以进一步提高其活性组分分散度和利用率，并进而提高其作为吸附材料时的吸附性能。
[0007]本专利技术第一方面在于提供一种水滑石/分子筛复合物，其中包含水滑石与分子筛，两者以共晶形式存在。
[0008]进一步地，所述的水滑石/分子筛复合物的层板阳离子源为二价可溶性金属盐和三价可溶性金属盐；层间阴离子源为碱金属的氢氧化物，或者碱金属的碳酸盐和氢氧化物。
[0009]进一步地，所述的二价可溶性金属盐为适用于制备水滑石的二价可溶性金属盐，优选为二价水溶性金属盐，如铜的水溶性盐、镍的水溶性盐、镁的水溶性盐或锌的水溶性盐等中的一种或多种，更优选为铜的水溶性盐。
[0010]进一步地，所述的三价可溶性金属盐为适用于制备水滑石的三价可溶性金属盐，优选为三价水溶性金属盐，如铝的水溶性盐，铁的水溶性盐等中的一种或多种，更优选为铝的水溶性盐。
[0011]进一步地，所述二价可溶性金属盐与三价可溶性金属盐的物质的量之比为1～5，优选为3～4。
[0012]进一步地，所述铜的水溶性盐为铜的水溶性无机盐，如硝酸铜、氯化铜以及硫酸铜等中的一种或多种；所述铝的水溶性盐为铝的水溶性无机盐，如硝酸铝、氯化铝以及硫酸铝等中的一种或多种；所述铝的水溶性盐也可以同时作为分子筛的铝源。
[0013]进一步地，所述水滑石/分子筛共晶复合物中分子筛类型不加以限制，可以为Y(比如USY)、13X、ZSM
‑
5、MCM和β等分子筛中的一种或多种，也可以是经离子交换处理后的上述分子筛，如Cu离子交换处理后的上述分子筛。
[0014]本专利技术第二方面在于提供一种水滑石/分子筛复合物的制备方法，包括以下步骤：
[0015]a)将二价可溶性金属盐和三价可溶性金属盐溶于水中得到混合盐溶液；
[0016]b)将碱溶于水中得到碱溶液；
[0017]c)将所述混合盐溶液与碱溶液搅拌滴加到分子筛中得到混合浆液，滴加过程中维持溶液的pH值为9～11；
[0018]d)将所述混合浆液晶化，洗涤、干燥后得到水滑石/分子筛共晶复合物。
[0019]进一步地，步骤a)中二价可溶性金属盐与三价可溶性金属盐的物质的量之比为1～5，优选为3～4。
[0020]进一步地，步骤a)中，所述的二价可溶性金属盐为适用于制备水滑石的二价可溶性金属盐，优选为二价水溶性金属盐，如铜的水溶性盐、镍的水溶性盐、镁的水溶性盐或锌的水溶性盐等中的一种或多种，更优选为铜的水溶性盐。
[0021]进一步地，所述铜的水溶性盐为铜的水溶性无机盐，如硝酸铜、氯化铜以及硫酸铜等中的一种或多种。
[0022]进一步地，步骤a)中，所述的三价可溶性金属盐为适用于制备水滑石的三价可溶性金属盐，优选为三价水溶性金属盐，如铝的水溶性盐，铁的水溶性盐等中的一种或多种，更优选为铝的水溶性盐。
[0023]进一步地，所述铝的水溶性盐为铝的水溶性无机盐，如硝酸铝、氯化铝以及硫酸铝等中的一种或多种；所述铝的水溶性盐也可以同时作为分子筛的铝源。
[0024]进一步地，所述水滑石/分子筛共晶复合物中分子筛类型不加以限制，可以为Y(比如USY)、13X、ZSM
‑
5、MCM和β等分子筛中的一种或多种，也可以是经离子交换处理后的上述分子筛，如Cu离子交换处理后的上述分子筛。
[0025]进一步地，步骤a)中混合盐溶液的浓度为0.1～1.2mol/L。
[0026]进一步地，步骤b)中碱溶液的浓度为0.2～2.4mol/L。
[0027]进一步地，步骤b)中所述碱为氢氧化钠，或氢氧化钠和无水碳酸钠的混合碱。
[0028]进一步地，步骤d)中所述晶化为静置晶化，晶化温度为60～120℃；晶化时间为12
～36小时。
[0029]进一步地，步骤d)中，晶化后可以采用常规方法分离水滑石/分子筛复合物，比如过滤、洗涤和干燥等常规步骤。
[0030]本专利技术第三方面在于提供一种前述的水滑石/分子筛复合物在吸附材料，特别是气体吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水滑石/分子筛复合物，其特征在于，所述复合物包含水滑石与分子筛，两者以共晶形式存在。2.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，水滑石/分子筛复合物的层板阳离子源为二价可溶性金属盐和三价可溶性金属盐；层间阴离子源为碱金属的氢氧化物，或者碱金属的碳酸盐和氢氧化物。3.根据权利要求2所述的复合物，其特征在于，所述二价可溶性金属盐为铜的水溶性盐、镍的水溶性盐、镁的水溶性盐或锌的水溶性盐中的一种或多种，优选为铜的水溶性盐。4.根据权利要求2所述的复合物，其特征在于，所述的三价可溶性金属盐为铝的水溶性盐，铁的水溶性盐中的一种或多种，优选为铝的水溶性盐。5.根据权利要求2
‑
4任一所述的复合物，其特征在于，所述二价可溶性金属盐与三价可溶性金属盐的物质的量之比为1～5，优选为3～4。6.一种水滑石/分子筛复合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：a)将二价可溶性金属盐和三价可溶性金属盐溶于水中得到混合盐溶液；b)将碱溶于水中得到碱溶液；c)将所述混合盐溶液与碱溶液搅拌滴加到分子筛中得到混合浆液，滴加过程中维持溶液的pH值为9～11；d)将所述混合浆液晶化，制得水滑石/分子筛共晶复合物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：井萌萌，杨贺勤，贾银娟，何丽敏，吴征，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：