一种在块状堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成镁碱沸石的方法技术

技术编号:4164175 阅读:153 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种在块状堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成镁碱SiO↓[2]沸石的方法,首先在载体表面均匀浸涂一层含有Al↓[2]O↓[3],和Na↓[2]O的凝胶液,其特征在于:将浸涂后的载体在150~200℃的有机胺和水的混合饱和蒸汽压下晶化3~10天,使镁碱沸石以气固相转化的方式原位生长于载体表面;所述有机胺选自乙二胺,三乙胺,吡咯烷,有机胺与水的摩尔比为1∶(0.5~10)。本发明专利技术浸涂均匀牢固,可适用于各种形状的载体,并且不产生环境污染。(*该技术在2019年保护过期,可自由使用*)

Method for in-situ synthesis of magnesium base zeolite on blocky cordierite honeycomb ceramic carrier

A method of in situ bulk cordierite ceramic honeycomb synthetic magnesium base SiO: 2 zeolite, first on the surface of the carrier is coated with a layer of uniform dip containing Al down 2 O down 3, gel and Na: 2 O, which is characterized in that the carrier will dip after in 150 ~ 200 DEG C, organic amine and water mixture of saturated steam pressure crystallization from 3 to 10 days, the ferrierite in gas solid phase transformation method in situ growth on the surface of the carrier; the organic amine selected from ethylenediamine, three triethylamine, pyrrolidine, molar ratio of organic amine and water is 1: (0.5 ~ 10). The invention is evenly and firmly dipped, and can be applied to various shapes of carriers without environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种在堇青石块状蜂窝陶瓷载体上原位合成镁碱沸石的方法。负载型沸石分子筛以其高机械强度,低压降,优良的传热传质性能在石油化工和环保领域的应用日益广泛。比如用于石油化工分离过程的膜反应器,用于消除汽车尾气的催化转化器,都使用负载于各种不同载体上的沸石分子筛作为催化剂的主要成分。负载沸石分子筛一般有两种方法,一种是浸涂法(washcoat),即将载体浸入含有沸石分子筛的浆液中,从而使载体表面负载一层沸石分子筛。专利JP0418914,JP07132230都是使用浸涂技术在蜂窝陶瓷表面负载一层Cu-ZSM-5分子筛,用于消除汽车尾气。JP0847644使用浸涂技术在蜂窝陶瓷表面负载沸石分子筛和其它氧化物用于消除汽车尾气。浸涂法虽然具有浸涂均匀,操作简单,适应性广的优点,但它的严重缺点是浸涂层与载体表面的结合不牢固,在某些苛刻的反应条件下,比如汽车尾气的高温热冲击,分子筛层很容易从载体表面剥落下来,从而大大降低了它的催化性能。另一种负载分子筛的方法是原位合成技术(insitusynthesis),即在载体表面上进行分子筛的原位合成,从而使载体表面牢固地生长一层分子筛晶体。专利USP4800187使用原位合成技术在蜂窝陶瓷表面合成了多种分子筛,专利USP4904518在硅片表面水热合成了ZSM-5,ZSM-11,ZSM-12,ZSM-20等多种分子筛,但上述专利使用的水热合成技术有个缺点,就是分子筛在载体表面生长得不均匀,尤其是当载体形状复杂时,如孔数大于300cells/inch2的蜂窝陶瓷或泡沫陶瓷,水热合成技术的缺点就更加明显。本专利技术的目的是提供。该方法浸涂均匀牢固,可适用于各种形状的载体,并且不产生环境污染。本专利技术提供了一种在块状堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成镁碱SiO2沸石的方法,首先在载体表面均匀浸涂一层含有Al2O3,和Na2O的凝胶液,其特征在于将浸涂后的载体在150~200℃的有机胺和水的混合饱和蒸汽压下晶化3~10天,使镁碱沸石以气固相转化的方式原位生长于载体表面;所述有机胺选自乙二胺,三乙胺,吡咯烷,有机胺与水的摩尔比为1∶(0.5~10)。本专利技术中用作浸涂液的凝胶组成可以为摩尔比Al2O3∶(3~15)SiO2∶(1~10)Na2O∶(500~6000)H2O。由于在本专利技术的晶化过程中发生了一系列的化学变化,载体表面与镁碱沸石层结合得非常牢固,同时又保留了浸涂法的均匀性。有机胺和水组成的母液可重复使用,既节省原料,又避免了废母液造成的环境污染。下面通过实例对本专利技术的方法给予进一步的说明。实施例1将体积为5ml,400cells/inch2的块状蜂窝陶瓷载体在80℃下用1N的HNO3溶液处理1h,然后用去离子水洗涤至中性。120℃干燥6h,500℃焙烧3h。将1.8801gAl2(SO4)3.18H2O溶于15ml水中得溶液1。6.4320g硅溶胶溶于15ml水中得溶液2。将溶液2缓慢滴入溶液1中得凝胶液。另将1.1280g NaOH溶于5ml水中,滴入上述凝胶液中。将表面经过处理的块状蜂窝陶瓷载体浸入上述配制好的凝胶中,约5min.后,取出,用不锈钢丝悬挂于125ml釜中。在釜的底部装有6ml乙二胺和6ml水。将釜密封后,放入160℃的烘箱中,晶化8天。冷却后,取出载体,用去离子水洗至中性。干燥后,做XRD表征。结果如下2θ d spacing 100×I/I07.8 11.325 69.6 9.205 610.4 8.499 10018.08 4.902 2718.96 4.676 1520.8 4.267 421.68 4.095 5622.2 4.001 7233.863 1223.68 3.754 825.52 3.487 1026.36 3.378 5827.76 3.211 228.4 3.146729.44 3.031 7432.8 2.728 433.88 2.643 2236.76 2.442 637.16 2.417 438.52 2.335 1139.52 2.278 4上述结果证明载体由堇青石和纯的镁碱沸石组成。经扫描电镜(SEM)分析,证明载体表面生长了一层厚度约为20μ的镁碱沸石。用锐器作破坏实验,结果表明镁碱沸石与载体表面结合非常牢固,即使载体本身被破坏,其上生长的沸石层也不能脱落下来。实施例2载体表面的处理和凝胶的制备同实施例1完全一样,不同之处是合成釜的底部装入2ml乙胺,4ml乙二胺,6ml水。其XRD结果证明载体由堇青石,镁碱沸石和少量杂质组成。扫描电镜结果表明,在堇青石表面生长的镁碱沸石层的厚度约为10μ。实施例3载体表面的处理和凝胶的制备同实施例1完全一样,不同之处是合成釜的底部装入6ml吡咯烷,6ml水。其XRD结果证明载体由堇青石和镁碱沸石组成,没有其它杂质生成。实施例4其它条件同实施例1完全一样,只是釜内的液相部分重复使用实施例1用过的液相。其XRD结果表明,载体表面生长了一层镁碱沸石。实施例5其它条件同实施例2完全一样,只是釜内的液相部分重复使用实施例2用过的液相。其XRD结果表明,载体表面生长了一层镁碱沸石。实施例7将体积为5m1,400cells/inch2的块状蜂窝陶瓷载体在80℃下用10%的H2O2溶液处理lh,接着用10%NH4Cl溶液处理1h,然后用去离子水洗涤至中性。120℃干燥6h,500℃焙烧3h。凝胶的制备与浸涂同实施例1完全相同。其XRD结果表明,堇青石表面生长了一层镁碱沸石。扫描电镜照片显示,镁碱沸石层的厚度约为30μ。实施例8其它条件同实施例3完全一样,只是晶化温度为150℃,XRD结果证明堇青石表面生长了一层镁碱沸石。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在块状堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成镁碱SiO↓[2]沸石的方法,首先在载体表面均匀浸涂一层含有Al↓[2]O↓[3],和Na↓[2]O的凝胶液,其特征在于:将浸涂后的载体在150~200℃的有机胺和水的混合饱和蒸汽压下晶化3~10天,使镁碱沸石以气固相转化的方式原位生长于载体表面;所述有机胺选自乙二胺,三乙胺,吡咯烷,有机胺与水的摩尔比为1∶(0.5~10)。

【技术特征摘要】
1.一种在块状堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成镁碱SiO2沸石的方法,首先在载体表面均匀浸涂一层含有Al2O3,和Na2O的凝胶液,其特征在于将浸涂后的载体在150~200℃的有机胺和水的混合饱和蒸汽压下晶化3~10天,使镁碱沸石以气固相转化的方式原位生长于载体表面;所述有机...

【专利技术属性】
技术研发人员:王爱琴马磊梁东百孙孝英张涛
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所
类型:发明
国别省市:91[中国|大连]

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