干凝胶法纳米沸石制备及原位组装

针对纳米分子筛制备组装过程繁杂、能耗高的现象，采用干凝胶法原位晶化合成纳米分子筛组装体，提高微孔沸石间的传输性能。鉴于干凝胶法中硅铝中间体很难长距离迁移，就近重组形成分子筛的特点，着重研究干凝胶前驱物结构、介孔或大孔模板剂、加热方式三个因素对干纳米分子筛生长和组装的影响，调控联接纳米晶分子筛的孔结构，提高分子筛的催化效率。通过变化硅铝源、沸石导向剂、预晶化条件、杂原子引入方式等调节前驱物结构，从而控制纳米沸石的晶粒尺寸、形貌以及组装方式；以介孔分子筛合成原粉为原料，开拓利用那些通常必须从介孔合成材料里高温焙烧除去的模板剂胶束，将它转化为辅助纳米沸石生长和组装的重要媒介；采用微波加热干凝胶合成方法，缩短原位晶化时间，提高制备效率、降低能耗；通过"原位晶化"使钛、铁等杂原子进入沸石骨架，制备具有多级孔分布的纳米功能分子筛，为丰富和发展具有多级结构的分子筛的合成方法提供新的思路和途径。

本项目属于无机材料及多相催化剂制备的研究范畴。本项目采用原位晶化法，通过添加晶种、金属螯合剂并结合水蒸汽辅助加热的晶化方式，控制所得材料的尺寸同时原位组装成型。通过改变前驱物中的杂原子种类、含量，我们一步原位晶化、组装制备了纳米沸石组装的无粘结剂成型多级孔ZSM-5、TS-1等分子筛。通过调节结构导向剂的种类，我们可以控制所得材料的纳米尺寸在50-200 nm。另外，所得分子筛具有宏观形状、丰富的介孔分布和良好的机械强度。这种一步完成纳米分子筛的制备及组装成型, 即克服了传统纳米粒子难以过滤分离的问题, 同时组装所形成的多级孔有助于改善分子在催化剂内的扩散, 从而提高催化反应效率。同时我们将这种策略延伸至多孔氧化铝的制备过程中，通过添加羟基羧酸类螯合剂，控制氧化铝晶粒，制备得到高比表面积介孔氧化铝。同时利用羟基羧酸与铝的螯合作用，在醇溶液中一步原位完成了NaY分子筛的脱铝补硅和酸质子交换，摒弃了传统的采用铵盐交换制备HY分子筛的过程，减少或杜绝氨氮废水的排放。本项目在项目成员的共同努力下，已经按照项目计划任务书承诺的指标圆满地完成了预期计划任务和指标，研究成果共计发表论文8篇，其中SCI检索6篇；申请专利2项。在该项目的支持下，总计培养硕士研究生5名。