【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于二維無機材料合成的，具體涉及一種mfi型雜原子沸石分子篩納米片及其合成方法。
技術介紹
1、沸石分子篩是一類含有序多維孔道的結晶材料。1756年，瑞典礦物學家a.f.cronstedt在天然礦石中發現了沸石，隨后研究人員們相繼發現了其功能和特性。目前公開的沸石分子篩的種類已有接近三百種。沸石分子篩結構穩定，不同類型的沸石分子篩具有不同尺寸、類型的孔道，因而具備獨特的擇形和催化性能，因而被廣泛應用于催化、吸附分離等領域。mfi型沸石分子篩是一種在工業領域廣泛應用的高硅甚至純硅的沸石分子篩，在b方向具有直孔道，使其在b方向上具有良好的篩分分子的能力。傳統的mfi型沸石分子篩形貌通常為棺材型，且b方向尺寸較厚，而為了能夠實現更為優異的吸附分離效果，制備較薄的、大尺寸b方向的mfi沸石納米片成為當今吸附分離領域的研究熱點。然而mfi型沸石分子篩納米片結構相比較常規沸石而言，形貌差異較大，往往對于模板劑的結構、合成配方、合成條件等具有較高的要求，除此以外，由于不同雜原子在陳化過程中與硅的水解速度不同，從而導致雜原子不易引入mfi型沸石分子篩納米片中，進一步限制了其在催化、膜分離等領域的應用。
2、目前，對于mfi型沸石納米片的合成已有諸多進展；對于mfi型沸石納米片的合成主要有“自上而下”和“自下而上”兩種方法，然而對于兩種方法制備的mfi型沸石分子篩納米片各有優劣，其中，對于“自下而上”法制備mfi型沸石納米片，合成方法簡單、時間短、成本低，并且得到的mfi型沸石分子篩納米片尺寸大、厚度薄、晶體結構單一且均為單
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是：提供一種mfi型雜原子沸石分子篩納米片及其合成方法，以解決現有技術制備雜原子沸石分子篩納米片的制備技術空白，以獲取用于功能性分子篩分離、催化膜材料以及實驗室研究雜原子沸石納米片的樣品。
2、本專利技術技術方案是：
3、一種合成mfi型雜原子沸石分子篩納米片的方法，所述的制備方法是：以硅源、固態的金屬鹽、堿、模板劑以及去離子水作為起始原料，攪拌均勻并陳化得到凝膠；將凝膠過濾后，加入mfi型沸石分子篩晶種并混合均勻；之后將混合凝膠加入水熱釜中進行水熱反應，最后制備得到雜原子沸石分子篩納米片。
4、本專利技術中，所述的雜原子為鋁、錫、鈦、鎵、四種元素中的一種以上。
5、進一步地，所述固態的金屬鹽選自鈦酸四乙酯、四氯化鈦、錫酸鉀、五水四氯化錫、鋁酸鈉中的一種以上；優選地，固態的金屬鹽選自鈦酸四乙酯、錫酸鉀或五水四氯化錫；進一步優選地，雜原子源選自鈦酸四乙酯、五水四氯化錫中的一種或幾種組合。
6、進一步地，所述的硅源選自膠體二氧化硅、硅酸四乙酯、水玻璃中的一種以上；優選地，硅源選自正硅酸乙酯。
7、進一步地，所述的模板劑(sda)選自四丙基氫氧化銨tpaoh、四丙基溴化銨tpabr、dc5、dc6，優選地，模板劑選自dc5、dc6；進一步優選地，模板劑選自dc5。
8、進一步地，所述的堿選自naoh、koh、csoh中的一種以上；優選地，堿溶液選自koh溶液。
9、進一步地，所述的mfi型沸石分子篩晶種參考文獻的方法自制，參考文獻為：nature,2017,543,690-694。制備mfi型沸石分子篩晶種的具體方法為：8.93g的1.0m?tpaoh溶液、0.16g去離子水、0.127g?naoh溶解分散；加入2.5g硅酸作為硅源。所有混合物在室溫條件下攪拌過夜，之后在50℃條件下靜置6d，溶液用0.45μm聚丙烯濾膜注射過濾；濾液在100℃下靜置3d。mfi晶體通過離心機在14500rcf條件下離心1h后傾析。固體通過超聲重新分散于去離子水中，重復洗滌兩次，最終得到的mfi型沸石分子篩晶種的濃度為0.0924g/ml。
10、其中，所述的雜原子沸石分子篩納米片合成配方摩爾比為：si:m:sda:koh:h2o＝80:x:3.75:20:9500,其中，m為金屬鹽，x的范圍為0.4-2.4，優選地，x的范圍為0.8-1.6。
11、其中，所述的凝膠制備過程反應溫度為20-100℃，優選地，凝膠制備過程反應溫度為20-60℃。
12、其中，所述的水熱反應溫度為140-180℃，優選地，水熱反應溫度為140-160℃。
13、其中，所述的水熱反應時間為4-30天，優選地，水熱反應時間為4-21天。
14、其中，所述的雜原子沸石分子篩納米片產物的后處理方法為：用ph試紙測量反應后液體的ph值。除去液體后，將最終產物離心并洗滌至中性，以去除koh和其他可溶性物質。通過表征鑒定樣品是否需要進行除雜處理，最后將純凈的樣品分散于去離子水中。
15、其中，所述模板劑dc5、dc6結構依次為下圖式1、式2；
16、
17、所述的雜原子沸石分子篩納米片樣品的制備方法以錫摻雜沸石分子篩納米片sn-mfi-ns-50為實例，不同雜原子沸石分子篩納米片的具體操作細節有所不同，具體包括：
18、步驟1、在100ml四氟反應容器中加入0.1658g?koh和0.0589g?sncl4.5h2o；
19、步驟2、按照雜原子沸石分子篩納米片化學計量學，稱量出0.2406g模板劑dc5，將粉末加入步驟1的容器中；
20、步驟3、用移液槍將17.97ml的去離子水加入至步驟2的固體混合物中，并攪拌至固體完全溶解；
21、步驟4、用移液槍取1.85ml的硅酸四乙酯，加入到步驟3中的溶液中，敞口通風條件下繼續攪拌16h得到前體凝膠；
22、步驟5、將前體凝膠用0.45μm聚丙烯濾膜進行過濾去除不溶物質，并轉移至水熱釜的聚四氟乙烯內膽中；
23、步驟6、向步驟5中的前體凝膠中加入28.1μl的mfi型沸石晶種懸液并振蕩均勻；
24、步驟7、將步驟6的前體凝膠封裝于水熱釜中，在140℃條件下晶化4d，反應結束后冷卻至室溫；
25、步驟9、得到的產物用ph試紙測量ph值，通過離心洗滌至中性，將產物加入至0.1mkoh和2m?kcl的混合溶液中去除雜質；
26、步驟10、步驟9的產物除雜結束后，離心洗滌至ph為中性，分散于去離子水中。
27、與現有技術相比，本專利技術具有如下優勢：
28、本專利技術相比其他的人工合成mfi型雜原子沸石分子篩，制備出具有單層、低厚度、尺寸大的mfi型雜原子沸石分子篩納米片；本專利技術的制備方法具有操作過程簡單、反應時間短、反應溫度低等明顯優勢，獲得的mfi型雜原子沸石分子篩納米片通過各項表征證明具有純度高等優越性能，完全可以滿足其在科學實驗、膜制備、催化等領域的需求。該方法為mfi型雜原子沸石分子篩納米片的物理學性質參數測量提供了重要的樣品保障本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種MFI型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，以硅源、固態的金屬鹽、堿、模板劑以及去離子水作為起始原料，攪拌均勻并陳化得到凝膠；將凝膠過濾后，加入MFI型沸石分子篩晶種并混合均勻；將混合后的凝膠加入水熱釜中進行水熱反應，制備得到雜原子沸石分子篩納米片。
2.根據權利要求1所述一種MFI型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述雜原子沸石分子篩納米片厚度為5-20nm；所述固態的金屬鹽為鈦酸四乙酯、四氯化鈦、錫酸鉀、五水四氯化錫、鋁酸鈉、硝酸鎵中的一種以上。
3.根據權利要求1所述一種MFI型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述硅源為膠體二氧化硅、硅酸四乙酯、水玻璃中的一種以上。
4.根據權利要求1所述一種MFI型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述模板劑為四丙基氫氧化銨TPAOH、四丙基溴化銨TPABr、dC5、dC6中的一種以上。
5.根據權利要求1所述一種MFI型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述的堿為KOH、NaOH、CsOH中的一種以上。
6.
7.根據權利要求1所述一種MFI型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述凝膠的攪拌時間為8-32h；所述凝膠反應溫度為20-60℃。
8.根據權利要求1所述一種MFI型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述水熱反應溫度為140-160℃；所述水熱反應持續時間為4-21天。
9.根據權利要求1所述一種MFI型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述的雜原子沸石分子篩納米片的后處理方法為：用pH試紙測量反應后液體的pH值，除去液體后，將最終產物離心并洗滌至液體呈中性，通過表征手段鑒定結構，以確定是否進行雜質處理步驟，最后，將雜原子沸石分子篩納米片分散于去離子水中。
10.由權利要去1～9任一項所述合成方法得到MFI型雜原子沸石分子篩納米片。
...【技術特征摘要】
1.一種mfi型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，以硅源、固態的金屬鹽、堿、模板劑以及去離子水作為起始原料，攪拌均勻并陳化得到凝膠；將凝膠過濾后，加入mfi型沸石分子篩晶種并混合均勻；將混合后的凝膠加入水熱釜中進行水熱反應，制備得到雜原子沸石分子篩納米片。
2.根據權利要求1所述一種mfi型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述雜原子沸石分子篩納米片厚度為5-20nm；所述固態的金屬鹽為鈦酸四乙酯、四氯化鈦、錫酸鉀、五水四氯化錫、鋁酸鈉、硝酸鎵中的一種以上。
3.根據權利要求1所述一種mfi型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述硅源為膠體二氧化硅、硅酸四乙酯、水玻璃中的一種以上。
4.根據權利要求1所述一種mfi型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述模板劑為四丙基氫氧化銨tpaoh、四丙基溴化銨tpabr、dc5、dc6中的一種以上。
5.根據權利要求1所述一種mfi型雜原子沸石分子篩納米片的合成方法，其特征在于，所述的堿為koh、naoh、csoh中...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。