一种y型分子筛的制备方法
技术领域
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本发明涉及一种y型分子筛的制备方法，具体地说，是利用活化粘土通过原位合成法制备出y型分子筛。属于无机材料合成领域。
背景技术：
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分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。y型分子筛结构中的超笼空腔内径约为1.3nm，并且其十二元环的孔口直径为0.74nm。正是由于y型分子筛具有较大的空腔以及三维的十二元环孔道体系，才使得多种有机分子能够进入超笼内并且发生催化反应。
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目前，最常见的y型分子筛合成方法有水热合成法和水热转化法。1964年usp 3119659公开了以高岭土为原料，利用水热转化法原位合成沸石分子筛以来，利用天然粘土矿物合成沸石的研究就一直不断进行，如usp 3367886，usp 3391994，usp 4493902，cn 106673031 b，cn 104477938 a，cn 108439427 a等。原位技术合成的沸石分子筛具有更高的稳定性，更强的扩散能力，更多的表面活性中心，更理想的孔道结构分布以及更长的寿命，充分显示了天然粘土在转晶制备多孔分子筛方面拥有的独特优势。传统的合成方法存在固含量低、单釜产率低、资源浪费、废水比例高、环境污染严重等缺点。因此，经济环保、高效安全的分子筛合成方法一直是材料领域研究的热点。
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本发明涉及一种y型分子筛的制备方法，采用原位合成技术、粘土活化改性技术等合成出y型分子筛，材料具有较高的y型分子筛含量，稳定性高，含有丰富的中大孔结构。本发明利用价廉易得的原料，通过简单的工艺，解决了水热合成y型分子筛过程中产生的大量母液带来的污染等一系列问题，可实现绿色合成的目的。
技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种简单易控、成本低廉的合成y型沸石分子筛的方法，或者说提供一种类固相体系绿色合成分子筛的方法。本发明是通过原位转化法合成出一种含y型分子筛的复合材料。该制备方法包括以下步骤：
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1)将粘土加入碱性溶液浸渍至饱和，干燥后进行活化处理，得活化粘土；
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2)将步骤1)得到的活化粘土、白炭黑、水玻璃、碱液、导向剂按照一定比例混合并研磨；
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3)将步骤2)得到的混合物置入密封反应釜，升温至90～120℃，晶化8～30h，反应结束后，经过冷却、洗涤、过滤及干燥，得到y型分子筛。
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2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1)中的活化处理，活化温度为300～500℃，活化时间为1～5h。
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3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1)中，粘土为高岭土、埃洛石、海泡石、硅藻土、凹凸棒土、蒙脱石中的一种或几种；高岭土的加入量大于60％。
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4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1)中，碱性物质的加入量为粘
土重量的15～35％。
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5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤2)中，白炭黑的加入量为活化粘土的10～30％。
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6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤2)中，将活化粘土、水玻璃、白炭黑、碱液、导向剂混合均匀后进行研磨，研磨时间为30～120min。
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本发明与已有技术相比还具有以下优点：
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(1)本发明的粘土活化温度大幅降低，有效解决了水热转化法成本高的问题，具有较高的社会效益和经济效益。
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(2)本发明的主要原料为分布广泛、价格低廉的粘土。保留了原位晶化法合成y型分子筛的较高热稳定性、丰富的大中孔结构、抗重金属性和耐磨性等特点。
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(3)本发明的制备方法只需要将全部原料进行有效研磨，再放置反应釜里进行反应，后洗涤烘干便能获得分子筛，即获得类固相体系下合成分子筛的原位转化法。方法克服了常规水热法合成过程中存在的大量废水、设备易腐蚀、合成体系的压力大等缺点；同时合成工艺简单，提高了反应釜的容积使用率。
具体实施方式
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以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
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导向剂的配置：投料比例按照na2o:sio2:al2o3:h2o＝16:15:1:320(摩尔比)计算出偏铝酸钠、水玻璃用量。室温下，将偏铝酸钠加入到水玻璃当中，搅拌30分钟，于25～30℃下静置老化10～30h，得导向剂。
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实施例1
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(1)将高岭土650g、海泡石150g、硅藻土200g加入到697ml氢氧化钠溶液中，浸渍至饱和，干燥后进行活化处理，活化条件为500℃下焙烧2小时，得活化粘土；
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(2)将步骤(1)得到的活化粘土500g、白炭黑50g、水玻璃393ml、碱液120ml、导向剂155ml混合均匀，进行研磨，研磨时间为60min；
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(3)将步骤(2)得到的混合物置入密封反应釜，升温至97℃，晶化24h，反应结束后，经过冷却、洗涤、干燥，得到y型分子筛。
[0024]
测得复合材料中含49.6重％的y型沸石分子筛，比表面积为536m2/g，孔体积0.33cm3/g。
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实施例2
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(1)将高岭土500g、50g埃洛石、200g凹凸棒土加入到450ml氢氧化钠、200ml水玻璃溶液中，浸渍至饱和，干燥后进行活化处理，活化条件为300℃下焙烧5小时，得活化粘土；
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(2)将步骤(1)得到的活化粘土300g、白炭黑90g、水玻璃415ml、碱液90ml、导向剂160ml混合均匀，进行研磨，研磨时间为30min；
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(3)将步骤(2)得到的混合物置入密封反应釜，升温至120℃，晶化10h，反应结束后，经过冷却、洗涤、干燥，得到y型分子筛。
[0029]
测得复合材料中含54.5重％的y型沸石分子筛，比表面积为581m2/g，孔体积0.32cm3/g。
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实施例3
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(1)将100g高岭土加入到63ml氢氧化钠溶液中，浸渍至饱和，干燥后进行活化处理，活化条件为400℃下焙烧3小时，得活化粘土；
[0032]
(2)将步骤(1)得到的活化粘土50g、白炭黑10g、水玻璃67ml、碱液14ml、导向剂13ml混合均匀，进行研磨，研磨时间为120min；
[0033]
(3)将步骤(2)得到的混合物置入密封反应釜，升温至110℃，晶化18h，反应结束后，经过冷却、洗涤、干燥，得到y型分子筛。
[0034]
测得复合材料中含63.7重％的y型沸石分子筛，比表面积为622m2/g，孔体积0.32cm3/g。