一種fau框架結(jié)構(gòu)的x型沸石及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機非金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種FAU框架結(jié)構(gòu)的X型沸石及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于社會的發(fā)展，化石資源不斷被消耗，減少環(huán)境污染、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為我們面臨的主要任務(wù)和挑戰(zhàn)。在石油精煉和石油化工行業(yè)，沸石分子篩因孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則，微孔孔道與一些反應(yīng)物/產(chǎn)物分子大小相近，表面性質(zhì)可修飾等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于分離、催化、吸附等領(lǐng)域，大幅提高相關(guān)過程的效率，減少對環(huán)境的污染。
[0003]目前一般合成沸石分子篩的方法制備步驟繁瑣，另外還需要加入至少一種有機結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑即模板劑，最后還需要通過煅燒的手段或溶劑溶解的方法去除模板劑，這樣不僅增加合成成本還會造成二次環(huán)境污染。因此，簡化沸石制備工藝、解決環(huán)境污染問題是當(dāng)前沸石分子篩制備領(lǐng)域研宄的熱點。
[0004]X型沸石分子篩的框架結(jié)構(gòu)圖如附圖4所示，其具有孔道結(jié)構(gòu)大，且均一、規(guī)則的特點，現(xiàn)有技術(shù)中制備X型沸石一般通過加入大量表面活性劑、晶種等，或者采用多步法制備得到，這些方法不僅操作繁瑣，而且引入的有機試劑容易造成環(huán)境污染。本發(fā)明中的方法不僅實施簡單，而且是采用純無機的方法合成，對環(huán)境友好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種既不使用有機模板劑又無沸石晶種的條件下，一步法水熱合成FAU框架結(jié)構(gòu)的X型沸石的方法及其制備的X型沸石。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0007]提供一種FAU框架結(jié)構(gòu)的X型沸石，所述X型沸石為棒狀X型沸石晶體在互相垂直的三個方向上對稱生長而形成的三維立體結(jié)構(gòu)，所述棒狀X型沸石晶體長度為2-6 μ m，它是由以下方法制備得到:在常溫條件下將強堿、鋁鹽溶解于水中，混合攪拌均勻，再加入硅源，使得混合物的摩爾組成符合S1:Al:0H_:H20 = 1-6:0.4-2.4:3_18:110，繼續(xù)攪拌0.5-4h，隨后于80-120°C條件下水熱反應(yīng)18-36h，水洗、分離、干燥得到FAU框架結(jié)構(gòu)的X型沸石。
[0008]按上述方案，所述強堿為KOH或NaOH。
[0009]優(yōu)選的是，所述強堿為NaOH。
[0010]按上述方案，所述鋁鹽為硫酸鋁、氯化鋁、九水硝酸鋁中的一種。
[0011 ] 優(yōu)選的是，所述鋁鹽為硫酸鋁。
[0012]按上述方案，所述硅源為水玻璃(Na2S13.9H20)和粘土礦物，水玻璃和粘土礦物摩爾比為1:2-12，其中粘土礦物為硅藻土、經(jīng)酸處理的凹凸棒石、經(jīng)酸處理的埃洛石中的一種。酸處理為常規(guī)處理方法，經(jīng)酸處理后主要成分為Si02。
[0013]優(yōu)選的是，所述粘土礦物為娃藻土。優(yōu)選的娃源為水玻璃和娃藻土按摩爾比1:4組成。
[0014]優(yōu)選的是，所述水熱反應(yīng)條件為100°C溫度下反應(yīng)24h。
[0015]本發(fā)明還提供上述FAU框架結(jié)構(gòu)的X型沸石的制備方法，具體為:在常溫條件下將強堿、鋁鹽溶解于水中，混合攪拌均勻，再加入硅源，所得混合物的摩爾組成為S1:Al:0r；H20= 1-6:0.4-2.4:3_18:110，繼續(xù)攪拌 0.5_4h，隨后于 80_120°C條件下水熱反應(yīng)18-36h，水洗、分離、干燥得到FAU框架結(jié)構(gòu)的X型沸石。
[0016]按上述方案，所述強堿為KOH或NaOH。
[0017]優(yōu)選的是，所述強堿為NaOH。
[0018]按上述方案，所述鋁鹽為硫酸鋁、氯化鋁、九水硝酸鋁中的一種。
[0019]優(yōu)選的是，所述鋁鹽為硫酸鋁。
[0020]按上述方案，所述硅源為水玻璃和粘土礦物，水玻璃和粘土礦物摩爾比為1:2-12，其中粘土礦物為硅藻土、經(jīng)酸處理的凹凸棒石、經(jīng)酸處理的埃洛石中的一種。
[0021]優(yōu)選的是，所述粘土礦物為娃藻土。優(yōu)選的娃源為水玻璃和娃藻土按摩爾比1:4組成。
[0022]優(yōu)選的是，所述水熱反應(yīng)條件為100°C溫度下反應(yīng)24h。
[0023]本發(fā)明方法中對反應(yīng)混合物的水熱晶化過程沒有特別的限制，按照常規(guī)方法即可，例如可以逐漸升溫至80-120°C，恒溫晶化18-36h ;也可以是直接放置在80_120°C溫度下恒溫晶化18-36h。
[0024]對最終產(chǎn)物X型沸石的水洗、分離、干燥也沒有特別的要求，按常規(guī)的條件進(jìn)行即可。例如，可用離心的方法水洗多次分離，或者利用布氏漏斗過濾分離，然后在60°C溫度下的鼓風(fēng)烘箱中干燥12小時。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于:1、本發(fā)明在無有機模板劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的條件下，采用一步水熱法制備出由一維棒狀結(jié)構(gòu)組裝成的多級結(jié)構(gòu)的X型沸石，步驟簡單，反應(yīng)溫度低，條件溫和，不使用有機模板劑和晶種，工序簡單，成本低，污染少，適合規(guī)?；a(chǎn)；2、本發(fā)明制備的X型沸石為棒狀X型沸石晶體在互相垂直的三個方向上對稱生長而形成的三維立體結(jié)構(gòu)，其中棒狀X型沸石晶體長度為2-6 μ m，具有較好的工業(yè)應(yīng)用(吸附、催化)價值。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實施例1所制備的X型沸石分子篩的XRD分析圖；
[0027]圖2為實施例1所制備的X型沸石分子篩的SEM圖；
[0028]圖3為實施例1所制備的X型沸石分子篩的TEM圖；
[0029]圖4為X型沸石分子篩的框架結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0031]本實施例所用經(jīng)酸處理的凹凸棒石、經(jīng)酸處理的埃洛石為采用6mol/L的HCl溶液浸泡，并于50°C溫度下攪拌24小時處理得到，經(jīng)酸處理后主要成分為Si02。
[0032]實施例1
[0033]在常溫攪拌的條件下將2.5g氫氧化鈉溶于20mL去離子水中，加入1.385gAl2 (SO4)3，混合攪拌均勾，然后繼續(xù)在攪拌的條件下加入1.18g Na2S13.9H20和1.0g娃藻土，繼續(xù)攪拌2小時得到白色均一狀混合物，將所得混合物密封于襯有聚四氟乙烯墊的水熱反應(yīng)釜中，于100°C溫度下靜置反應(yīng)24小時，待自然冷卻后利用離心的方法(離心速率4000rpm)水洗及分離，隨后在鼓風(fēng)干燥箱中干燥、取出研磨得到沸石樣品。
[0034]圖1所示為本實施例所制備沸石的XRD分析圖，圖1中XRD圖與X型沸石的XRD標(biāo)準(zhǔn)卡片基本上能一一對應(yīng)上，說明該發(fā)明物是X型沸石晶體，該X型沸石分子式為Na88Al88Si104O384,屬于立方晶系，空間群Fd-3，空間群數(shù)203，該類沸石框架結(jié)構(gòu)類型屬于FAU型，其在[111]面的模型圖如附圖4所示。
[0035]圖2和圖3為本實施例所制備的沸石的SEM圖和TEM圖，由圖可知所得X型沸石是由棒狀X型沸石晶體在互相垂直的三個方向?qū)ΨQ