[发明专利]一种具有贯穿梯级孔的钠菱沸石的绿色制备方法

说明书

一种具有贯穿梯级孔的钠菱沸石的绿色制备方法，该方法将中性共聚物、去离子水、铝源、碱源、硅源按一定比例混合均匀，通过水热晶化，所得产物离心、烘干，萃取脱除模板剂，即得到具有贯穿梯级孔的钠菱沸石，该方法完整的保留了钠菱沸石的结构特征且模板剂可以回收利用，是一种绿色的制备方法。该方法所制备的钠菱沸石为具有贯穿梯级孔沸石、比表面积和孔体积高等优点，有利于大分子的选择性吸附传质应用。

技术领域

本发明属于分子筛合成技术领域，具体涉及一种具有贯穿梯级孔的钠菱沸石的绿色制备方法。

背景技术

钠菱沸石是具有12×8×8三维孔道结构的大孔沸石，然而，在吸附性质上，天然和人工合成的钠菱沸石都表现得像小孔沸石，这一行为可归因于钠菱沸石的堆积层错(CHA互生体)。通过X射线衍射可以观察到，堆积层错阻断或限制了钠菱沸石的主通道，从而限制孔隙度，这一特性阻碍了钠菱沸石在催化研究和其他应用方面的开发。1977年，Mobil使用阳离子聚合物dabco作为有机结构导向剂合成了dabco-GME沸石(Journal of the AmericanChemical Society, 1977，100，3097-3100)。之后，Chiyoda和Davis报道了由Y沸石热转化为钠菱沸石(由Sr2+诱导) (Microporous and Mesoporous Materials，2000，38，143-149)。CN104445264B公开了以聚乙二醇为模板剂在氟化物的作用下合成钠菱沸石，有毒含氟物添加导致以上合成过程是非绿色的合成过程，且以上合成的钠菱沸石均表现出一定程度的堆积层错，dabco-GME也表现出微孔体积(N₂吸附)仅为0.055cm3.g^-1。为避免堆积层错和提高孔容，近年来Davis课题组以顺式- n,n -二甲基-3,5-二甲基氢氧化吡啶为结构导向剂USY沸石为晶种，成功合成了孔隙度大于0.17cm³g⁻¹的无断层钠菱沸石(AngewandteChemie International Edition，2017，56，13475–13478)。

以上钠菱沸石的合成过程中采用的模板剂为非绿色的铵类或含氟物质，模板剂脱除方法过程繁琐且模板剂结构被破坏，无法回收利用。除此之外目前尚未有关于贯穿微-介-大梯级孔钠菱沸石合成的报道。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种具有贯穿梯级孔的钠菱沸石的绿色制备方法，该方法将中性共聚物、去离子水、铝源、碱源、硅源按一定比例混合均匀，通过水热晶化，所得产物离心、烘干，萃取脱除模板剂，即得到具有贯穿梯级孔的钠菱沸石，该方法完整的保留了钠菱沸石的结构特征且模板剂可以回收利用，是一种绿色的制备方法。该方法所制备的钠菱沸石为具有贯穿梯级孔沸石、比表面积和孔体积高等优点，有利于大分子的选择性吸附传质应用。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种具有贯穿梯级孔的钠菱沸石的绿色制备方法，包括以下步骤：（1）将铝源、碱源、去离子水和模板剂混合，或者再添加铝源后继续混合至均匀，得到混合物；（2）将所述混合物在22~28℃下老化48~96h后，在100~120℃下晶化10~20d，得到固体产物；（3）将所述固体产物经抽滤、烘干后，用有机溶剂萃取法脱除模板剂，得到钠菱沸石；控制上述原料的添加量使摩尔比范围为6~15SiO₂：Al₂O₃：1.5~3Na₂O：120~150H₂O：0.01~0.05模板剂。

本发明的进一步优选方案在于，所述模板剂为CK-2，所述有机溶剂萃取法中使用的有机溶剂为三氯甲烷或正己烷。