一种具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法及其应用，制备方法包括如下步骤：S1、将硅源材料和铝源材料混合，然后将其加入氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱溶液中，得到反应液。S2、向反应液中添加晶种，然后加水，搅拌均匀，将搅拌均匀的体系装入高压反应釜中进行晶化。S3、晶化后进行过滤、洗涤、干燥，得到分子筛。本发明专利技术通过调节阳离子类型，硅铝摩尔比以及分子筛中的阳离子比例，制备得到的分子筛除了具有较好的CO2吸附性能和能够实现CO2与N2以及CH4的选择性吸附分离之外，还提升了对CO2/CO的选择性吸附分离性能，对CO2/CO的吸附选择因子最高可达43.3，具有广阔的应用前景。阔的应用前景。阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于分子筛制备
，具体涉及一种具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]气候变暖的主要原因是人类使用化石燃料排放大量CO2等温室气体带来的增温效应。随着工业等的发展，煤和石油等大量的化石燃料被燃烧，大气中的CO2等温室气体逐年俱增，温室气体的性质比较稳定，在大气中寿命很长。温室气体浓度持续增长导致的全球气候变化不仅会对自然生态系统造成直接损害，还会对使人类自身的生命健康、财产安全受到直接和潜在的威胁。
[0003]目前，碳捕集与封存一般被认为是最有效的碳减排手段。CO2的捕集方式包括固体吸附法、膜分离法以及吸收法等。其中固体吸附法具有高CO2吸附量、高回收率、操作过程简单以及成本低等优点。用于CO2捕集的固体吸附材料有分子筛、碳材料以及金属有机骨架材料等，其中分子筛的选择性好、吸附量高，被认为是CO2的潜在物理吸附剂，具有较好的发展前景。
[0004]含CO2的常见气体包括合成气尾气(H2/CO2)、天然气(CH4/CO2)、烟道气(N2/CO2)等，对这些气体进行分离和捕获CO2除了可以降低气体中CO2浓度，减缓温室效应，还能够提高其商业价值。公布号为CN108163871A、CN105817197等的分子筛对上述混合气体具有较好的分离和捕获能力，但是这些分子筛对含有大量的CO2和CO的冶炼尾气、汽车尾气等的分离效果并不好，因为现有的分子筛对CO2和CO的选择性吸附能力不强，在对CO2进行吸附的同时也会吸附一定量的CO。现有的分子筛对CO2/CO的吸附选择因子在3
‑
4之间，即便经过改进也很难超过6
‑
7，而吸附选择因子越高，两种气体的分离效果越好，一般认为吸附选择因子大于5时才能够分离两种气体。
[0005]因此，需要提升分子筛吸附剂的选择性吸附性能，尤其提升其对CO2和CO的选择性吸附分离性能。

技术实现思路

[0006](一)要解决的技术问题
[0007]为了解决现有技术中存在的分子筛对CO2和CO的选择性吸附分离性能较差的问题，本专利技术提供一种具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法及其应用。
[0008](二)技术方案
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，包括如下步骤：
[0011]S1、将硅源材料以及铝源材料进行混合，然后将混合材料加入氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱溶液中搅拌均匀，得到反应液；硅源材料以及铝源材料中，硅
原子和铝原子的摩尔比为1.3
‑
1.7；氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱溶液中，钠离子与钾离子的摩尔比为1:1.5
‑
1:2，钠离子与钡离子的摩尔比为1:0.5
‑
1:0.8；
[0012]S2、向步骤S1得到的反应液中添加晶种，然后加入水，搅拌均匀，将搅拌均匀的体系装入高压反应釜中进行晶化；
[0013]S3、晶化后进行过滤、洗涤、干燥，得到分子筛。
[0014]如上所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，优选地，步骤S1中，硅源材料为二氧化硅，铝源材料为三氧化二铝。
[0015]如上所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，优选地，步骤S1中，硅源材料以及铝源材料中，硅原子和铝原子的摩尔比为1.5。
[0016]如上所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，优选地，步骤S1中，氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱溶液中，钠离子与钾离子的摩尔比为1:1.8，钠离子与钡离子的摩尔比为1:0.65。
[0017]如上所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，优选地，步骤S1中，氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱的干重为硅源材料和铝源材料总质量的0.5
‑
2.5倍。
[0018]如上所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，优选地，步骤S2中，晶种的添加量为硅源材料质量的5
‑
30％，水的添加量为硅源材料以及所述铝源材料总质量的2
‑
20倍；
[0019]晶种通过碱熔融水热法合成。
[0020]如上所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，优选地，步骤S2中，晶化温度为70
‑
110℃，晶化时间为4
‑
10天。
[0021]如上所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，优选地，步骤S3中，采用去离子水洗涤至滤液澄清，干燥温度为70
‑
110℃，干燥时间为6
‑
10h。
[0022]第二方面，本专利技术还提供一种根据上述制备方法制备得到的分子筛的应用，所述分子筛用作CO2气体吸附剂，用于在30℃
‑
90℃分离混合气体CO2/CO、CO2/N2、CO2/CH4中的CO2。
[0023](三)有益效果
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术的制备方法在不添加模板剂的情况下直接合成具有分子陷阱门效应的分子筛，工艺简单，操作方便，耗时较短。本专利技术通过调节阳离子类型，硅铝摩尔比以及分子筛中的阳离子比例，制备得到的分子筛除了具有较好的CO2吸附性能、能够实现CO2与N2以及CH4的选择性吸附分离之外，还提升了对CO2/CO的选择性吸附分离性能，对CO2/CO的吸附选择因子最高可达43.3，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0026]图1为实施例1制备得到的分子筛在30℃、60℃、90℃时对CO2的吸附等温线；
[0027]图2为实施例1制备得到的分子筛在60℃时对CO2、N2的吸附等温线；
[0028]图3为实施例1制备得到的分子筛在60℃时对CO2、CH4的吸附等温线；
[0029]图4为实施例1制备得到的分子筛在60℃时对CO2、CO的吸附等温线。
具体实施方式
[0030]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0031]本专利技术提供一种具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，包括如下步骤：
[0032]S1、将硅源材料以及铝源材料进行混合，然后将上述硅源材料和铝源材料混合后的混合材料加入氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱溶液中搅拌均匀，得到反应液。
[0033]S2、向步骤S1得到的反应液中添加通过碱熔融水热法合成的晶种，然后加入水，搅拌均匀，将搅拌均匀的体系装入高压反应釜中进行晶化。
[0034]S3、晶化后进行过滤、洗涤、干燥，得到分子筛。
[0035]步骤S1中，硅源材料优选为二氧化硅，铝源材料优选为三氧化二铝。本专利技术对分子筛中的阳离子类型，硅铝摩尔比以及分子筛中的阳离子比例进行了调节。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将硅源材料以及铝源材料进行混合，然后将混合材料加入氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱溶液中搅拌均匀，得到反应液；硅源材料以及铝源材料中，硅原子和铝原子的摩尔比为1.3
‑
1.7；氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱溶液中，钠离子与钾离子的摩尔比为1:1.5
‑
1:2，钠离子与钡离子的摩尔比为1:0.5
‑
1:0.8；S2、向步骤S1得到的反应液中添加晶种，然后加入水，搅拌均匀，将搅拌均匀的体系装入高压反应釜中进行晶化；S3、晶化后进行过滤、洗涤、干燥，得到分子筛。2.根据权利要求1所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，其特征在于，步骤S1中，硅源材料为二氧化硅，铝源材料为三氧化二铝。3.根据权利要求1所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，其特征在于，步骤S1中，硅源材料以及铝源材料中，硅原子和铝原子的摩尔比为1.5。4.根据权利要求1所述的具有分子陷阱门效应的分子筛的制备方法，其特征在于，步骤S1中，氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化钡组成的混合强碱溶液中，钠离子与钾离子的摩尔比为1:1.8，钠离子与钡离子的摩尔比为1:0.65。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽影，王迪，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：