一種制備Si-Al有序介孔分子篩的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備Si-Al有序介孔分子篩的方法,以火電廠廢棄的粉煤灰為原料萃取得到含有硅和鋁的溶液,以CTAB為模板劑,加入乙醇和水在室溫下快速合成預(yù)產(chǎn)品,將所述預(yù)產(chǎn)品置于馬弗爐中煅燒除去模板劑,冷卻后得到產(chǎn)品;其中,所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量的摩爾比為(0.4-0.6):(300-500):(50-60):1。本發(fā)明所述方法以工業(yè)廢棄物粉煤灰原料,極大地降低了實(shí)驗(yàn)成本,拓展了粉煤灰的綜合利用領(lǐng)域,同時(shí)降低了粉煤灰污染,保護(hù)了環(huán)境。
【專利說(shuō)明】一種制備S1-Al有序介孔分子篩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有序介孔分子篩的方法,特別是涉及一種從火電廠粉煤灰為原料制備S1-Al有序介孔分子篩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于介孔分子篩有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu),窄的孔徑分布,可調(diào)的孔徑大小,高的比表面積,因此在石油化工、工業(yè)催化等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景,而介孔材料家族中,由于S1-Al介孔分子是均一的孔道結(jié)構(gòu),高的水熱穩(wěn)定性,更加受到人們的青睞。目前,S1-Al介孔分子篩雖然有廣泛地應(yīng)用,但目前的產(chǎn)品并不能滿足市場(chǎng)需要,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室制備硅基介孔材料所用的原料是正硅酸四乙酯(TE0S),其價(jià)格昂貴,不利于大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用,而且合成過(guò)程多采用水熱法進(jìn)行,過(guò)程較為繁瑣復(fù)雜。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種成本低、操作簡(jiǎn)便的制備S1-Al有序介孔分子篩的方法。
[0004]一種制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,包括如下步驟:
[0005]以火電廠廢棄的粉煤灰為原料萃取得到含有硅和鋁的溶液,以CTAB (十六烷基三甲基溴化銨)為模板劑,加入乙醇和水在室溫下快速合成預(yù)產(chǎn)品,將所述預(yù)產(chǎn)品置于馬弗爐中煅燒除去模板劑,冷卻后得到產(chǎn)品;其中,所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量的摩爾比為(0.4-0.6): (300-500): (50-60):1。
[0006]本發(fā)明所述的制備 S1-Al有序介孔分子篩的方法,包括如下步驟:
[0007](I)萃取硅鋁源:將質(zhì)量比為1:1.2的粉煤灰和NaOH混合后置于坩堝中送入馬弗爐,在550-600°C煅燒1-2小時(shí);待煅燒后的樣品冷卻后,取出并研磨,加入去離子水,其中所述粉煤灰與水的質(zhì)量比為1:4,在室溫下攪拌10-24小時(shí);將攪拌后的溶液離心分離,取上層清液作為硅鋁源溶液,得到的固體用于制備NaX、NaSOD的微孔分子篩;
[0008](2)制備S1-Al分子篩預(yù)產(chǎn)品:配置CTAB溶液,加入水、無(wú)水乙醇,在攪拌狀態(tài)下加入所述硅鋁源溶液得到混合溶液,所述混合溶液中所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量的摩爾比為(0.4-0.6): (300-500): (50-60):1 ;采用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至9-10,繼續(xù)攪拌2-4小時(shí),停止攪拌,抽濾,洗滌,干燥,得到預(yù)產(chǎn)品;
[0009](3)產(chǎn)品后處理:將所述預(yù)產(chǎn)品在550_600°C煅燒6_8h,冷卻后得到產(chǎn)品。
[0010]本發(fā)明所述的制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,其中步驟(3)中所述馬弗爐的升溫速率為2V /min。
[0011]本發(fā)明所述的制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,其中步驟(2)中的所述干燥過(guò)程為:在80°C烘箱中干燥過(guò)夜。
[0012]本發(fā)明所述方法制備得到的S1-AL有序介孔分子篩。
[0013]本發(fā)明所述的制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,其中所述S1-Al有序介孔分子篩經(jīng)X射線衍射法觀察,在XRD小角度的1-3°左右有特征強(qiáng)衍射峰;高分辨透射電鏡能直接觀察其有序多孔的特征;所述S1-Al有序介孔分子篩采用低溫氮?dú)馕?脫附法觀察,比表面積大約為300-800m2/g。
[0014]本發(fā)明制備S1-Al有序介孔分子篩的方法與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:
[0015]以工業(yè)廢棄物粉煤灰原料,極大地降低了實(shí)驗(yàn)成本,拓展了粉煤灰的綜合利用領(lǐng)域,同時(shí)降低了粉煤灰污染,保護(hù)了環(huán)境,制備介孔分子篩過(guò)程中具有操作簡(jiǎn)便、周期短的優(yōu)點(diǎn),所得到的產(chǎn)品呈現(xiàn)有序多孔,孔徑分布均勻,比表面積較大,并在此過(guò)程中還可以得到NaX、NaSOD類型的微孔分子篩材料。
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的制備S1-Al有序介孔分子篩的方法作進(jìn)一步說(shuō)明。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述制備S1-Al有序介孔分子篩的方法的得到的產(chǎn)品的小角度XRD表征圖;
[0018]圖2為本發(fā)明所述制備S1-Al有序介孔分子篩的方法的得到的產(chǎn)品的低溫氮?dú)馕?脫附曲線圖;
[0019]圖3為本發(fā)明所述制備S1-Al有序介孔分子篩的方法的得到的產(chǎn)品的高分辨TEM表征圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021](I)萃取硅鋁源:
[0022]將質(zhì)量比為1:1.2的粉煤灰和NaOH混合后置于坩堝中送入馬弗爐,在550°C煅燒2小時(shí);
[0023]待煅燒后的樣品冷卻后,取出并研磨,置于圓底燒瓶中,加入去離子水,其中所述粉煤灰與水的質(zhì)量比為1:4,在室溫下攪拌24小時(shí);
[0024]將攪拌后的溶液轉(zhuǎn)入離心試管內(nèi)離心分離,取上層清液作為硅鋁源溶液備用,得到的固體用于制備NaX、NaSOD的微孔分子篩;萃取液中的硅鋁含量可用原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定,得到萃取液中硅和鋁的總摩爾數(shù);
[0025](2)制備S1-Al分子篩預(yù)產(chǎn)品:配置CTAB溶液,加入水、無(wú)水乙醇,在攪拌狀態(tài)下加入所述硅鋁源溶液得到混合溶液,所述混合溶液中所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量(溶液中硅的摩爾數(shù)和鋁的摩爾數(shù)之和)的摩爾比為CTAB:H20:Et0H:S1-Al=0.41:344:53:1 ;采用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至9,繼續(xù)攪拌2小時(shí),停止攪拌,抽濾,洗滌,得到白色固體,在80°C烘箱中干燥過(guò)夜,得到預(yù)產(chǎn)品;
[0026](3)產(chǎn)品后處理:將所述預(yù)產(chǎn)品在550°C煅燒6h,馬弗爐的升溫速率為2°C /min,冷卻后得到產(chǎn)品。
[0027]將本發(fā)明所述方法得到的產(chǎn)品經(jīng)X射線衍射法觀察,產(chǎn)品在XRD的2-3°左右有衍射峰(如圖1所示),可以說(shuō)明其孔道的有序性;采用低溫氮?dú)馕?脫附法觀察,是典型的IV吸附曲線,說(shuō)明是介孔材料特征,測(cè)定產(chǎn)品的比表面積,比表面積為300-800m2/g (BET面積)(如圖2所示); 高分辨透射電鏡表征,高分辨TEM觀察呈現(xiàn)有序多孔特征,能觀察到有序的孔道存在(如圖3所示)。
[0028]實(shí)施例2
[0029]一種制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,包括如下步驟:
[0030](I)萃取硅鋁源:將質(zhì)量比為1:1.2的粉煤灰和NaOH混合后置于坩堝中送入馬弗爐,在550°C煅燒I小時(shí);待煅燒后的樣品冷卻后,取出并研磨,加入去離子水,其中所述粉煤灰與水的質(zhì)量比為1:4,在室溫下攪拌10小時(shí);將攪拌后的溶液離心分離,取上層清液作為硅鋁源溶液,得到的固體用于制備NaX、NaSOD的微孔分子篩;萃取液中的硅鋁含量可用原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定,得到萃取液中硅和鋁的總摩爾數(shù);
[0031](2)制備S1-Al分子篩預(yù)產(chǎn)品:配置CTAB溶液,加入水、無(wú)水乙醇,在攪拌狀態(tài)下加入所述硅鋁源溶液得到混合溶液,所述混合溶液中所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量的摩爾比為0.4:300:50:1 ;采用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至10,繼續(xù)攪拌2小時(shí),停止攪拌,抽濾,洗滌,干燥,得到預(yù)產(chǎn)品;
[0032](3)產(chǎn)品后處理:將所述預(yù)產(chǎn)品在550°C煅燒6h,冷卻后得到產(chǎn)品。
[0033]其中,步驟(3)中所述馬弗爐的升溫速率為2V /min ;步驟(2)中的所述干燥過(guò)程為:在80°C烘箱中干燥過(guò)夜。
[0034]將本發(fā)明所述方法得到的產(chǎn)品經(jīng)X射線衍射法觀察,產(chǎn)品在XRD的2-3°左右有衍射峰(如圖1所示),可以說(shuō)明其孔道的有序性;采用低溫氮?dú)馕?脫附法觀察,是典型的IV吸附曲線,說(shuō)明是介孔材料特征,測(cè)定產(chǎn)品的比表面積,比表面積為300-800m2/g (BET面積)(如圖2所示);高分辨透射電鏡表征,高分辨TEM觀察呈現(xiàn)有序多孔特征,能觀察到有序的孔道存在(如圖3所示)。
[0035]實(shí)施例3`[0036]一種制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,包括如下步驟:
[0037](I)萃取硅鋁源:將質(zhì)量比為1:1.2的粉煤灰和NaOH混合后置于坩堝中送入馬弗爐,在600°C煅燒2小時(shí);待煅燒后的樣品冷卻后,取出并研磨,加入去離子水,其中所述粉煤灰與水的質(zhì)量比為1:4,在室溫下攪拌24小時(shí);將攪拌后的溶液離心分離,取上層清液作為硅鋁源溶液,得到的固體用于制備NaX、NaSOD的微孔分子篩;萃取液中的硅鋁含量可用原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定,得到萃取液中硅和鋁的總摩爾數(shù);
[0038](2)制備S1-Al分子篩預(yù)產(chǎn)品:配置CTAB溶液,加入水、無(wú)水乙醇,在攪拌狀態(tài)下加入所述硅鋁源溶液得到混合溶液,所述混合溶液中所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量的摩爾比為0.6:500:60:1 ;采用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至10,繼續(xù)攪拌4小時(shí),停止攪拌,抽濾,洗滌,干燥,得到預(yù)產(chǎn)品;
[0039](3)產(chǎn)品后處理:將所述預(yù)產(chǎn)品在600°C煅燒8h,冷卻后得到產(chǎn)品。
[0040]其中,步驟(3)中所述馬弗爐的升溫速率為2V /min ;步驟(2)中的所述干燥過(guò)程為:在80°C烘箱中干燥過(guò)夜。
[0041 ] 將本發(fā)明所述方法得到的產(chǎn)品經(jīng)X射線衍射法觀察,產(chǎn)品在XRD的2-3 °左右有衍射峰(如圖1所示),可以說(shuō)明其孔道的有序性;采用低溫氮?dú)馕?脫附法觀察,是典型的IV吸附曲線,說(shuō)明是介孔材料特征,測(cè)定產(chǎn)品的比表面積,比表面積為300-800m2/g (BET面積)(如圖2所示);高分辨透射電鏡表征,高分辨TEM觀察呈現(xiàn)有序多孔特征,能觀察到有序的孔道存在(如圖3所示)。[0042]實(shí)施例4
[0043]一種制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,包括如下步驟:
[0044](I)萃取硅鋁源:將質(zhì)量比為1:1.2的粉煤灰和NaOH混合后置于坩堝中送入馬弗爐,在580°C煅燒1.5小時(shí);待煅燒后的樣品冷卻后,取出并研磨,加入去離子水,其中所述粉煤灰與水的質(zhì)量比為1:4,在室溫下攪拌15小時(shí);將攪拌后的溶液離心分離,取上層清液作為硅鋁源溶液,得到的固體用于制備NaX、NaSOD的微孔分子篩;萃取液中的硅鋁含量可用原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定,得到萃取液中硅和鋁的總摩爾數(shù);
[0045](2)制備S1-Al分子篩預(yù)產(chǎn)品:配置CTAB溶液,加入水、無(wú)水乙醇,在攪拌狀態(tài)下加入所述硅鋁源溶液得到混合溶液,所述混合溶液中所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量的摩爾比為0.5:400:55:1 ;采用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至10,繼續(xù)攪拌3小時(shí),停止攪拌,抽濾,洗滌,干燥,得到預(yù)產(chǎn)品;
[0046](3)產(chǎn)品后處理:將所述預(yù)產(chǎn)品在580°C煅燒7h,冷卻后得到產(chǎn)品。
[0047]其中,步驟(3)中所述馬弗爐的升溫速率為2V /min ;步驟(2)中的所述干燥過(guò)程為:在80°C烘箱中干燥過(guò)夜。
[0048]將本發(fā)明所述方法得到的產(chǎn)品經(jīng)X射線衍射法觀察,產(chǎn)品在XRD的2-3°左右有衍射峰(如圖1所示),可以說(shuō)明其孔道的有序性;采用低溫氮?dú)馕?脫附法觀察,是典型的IV吸附曲線,說(shuō)明是介孔材料特征,測(cè)定產(chǎn)品的比表面積,比表面積為300-800m2/g (BET面積)(如圖2所示);高分辨透射電鏡表征,高分辨TEM觀察呈現(xiàn)有序多孔特征,能觀察到有序的孔道存在(如圖3所示)。
[0049]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述,并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定,在不脫離本發(fā)`明設(shè)計(jì)精神的前提下,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn),均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,其特征在于:包括如下步驟: 以火電廠廢棄的粉煤灰為原料萃取得到含有硅和鋁的溶液,以CTAB為模板劑,加入乙醇和水在室溫下快速合成預(yù)產(chǎn)品,將所述預(yù)產(chǎn)品置于馬弗爐中煅燒除去模板劑,冷卻后得到產(chǎn)品;其中,所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量的摩爾比為(0.4-0.6): (300-500):(50-60):1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,其特征在于:包括如下步驟: (1)萃取硅鋁源:將質(zhì)量比為1:1.2的粉煤灰和NaOH混合后置于坩堝中送入馬弗爐,在550-600°C煅燒1-2小時(shí);待煅燒后的樣品冷卻后,取出并研磨,加入去離子水,其中所述粉煤灰與水的質(zhì)量比為1:4,在室溫下攪拌10-24小時(shí);將攪拌后的溶液離心分離,取上層清液作為硅鋁源溶液,得到的固體用于制備NaX、NaSOD的微孔分子篩; (2)制備S1-Al分子篩預(yù)產(chǎn)品:配置CTAB溶液,加入水、無(wú)水乙醇,在攪拌狀態(tài)下加入所述硅鋁源溶液得到混合溶液,所述混合溶液中所述CTAB、水、乙醇和溶液中硅鋁總量的摩爾比為(0.4-0.6): (300-500): (50-60):1 ;采用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至9-10,繼續(xù)攪拌2-4小時(shí),停止攪拌,抽濾,洗滌,干燥,得到預(yù)產(chǎn)品; (3)產(chǎn)品后處理:將所述預(yù)產(chǎn)品在550-600°C煅燒6-8h,冷卻后得到產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,其特征在于:步驟(3)中所述馬弗爐的升溫速率為2V /min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備S1-Al有序介孔分子篩的方法,其特征在于:步驟(2)中的所述干燥過(guò)程為:在80°C烘箱中干燥過(guò)夜。
5.權(quán)利要求1-4中任意一種所述方法制備得到的S1-AL有序介孔分子篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的S1-Al有序介孔分子篩,其特征在于:所述S1-Al有序介孔分子篩經(jīng)X射線衍射法 觀察,在XRD小角度的1-3°左右有特征強(qiáng)衍射峰;高分辨透射電鏡能直接觀察其有序多孔的特征;所述S1-Al有序介孔分子篩采用低溫氮?dú)馕?脫附法觀察,比表面積為300-800m2/g。
【文檔編號(hào)】C01B39/04GK103818920SQ201310727385
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】田冬, 魏亦軍, 鮑霞, 陳永紅 申請(qǐng)人:淮南師范學(xué)院