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4A分子筛广泛用作洗涤剂助剂,需求量很大。已经发现,其粒径越小,性能越好。例如,粒径为0.5—1mm比粒径为2—8mm的4A分子筛,其悬浮性、钙镁离子吸附量、低温下的金属离子吸附能力都有很大提高。目前研究结果又表明,小粒径的4A分子筛不但在以上性能上可能有大幅度提高,而且随着表面积的增加,在作为催化剂的载体和吸附剂的性能上也可能会有显著改善。因此,如何合成更小粒径以至为纳米级的4A分子筛,是目前受重视的研究课题。 本文以溶胶凝胶—超临界干燥法制备具有一定硅铝比的超细氧化物粉末,以它为原料,不但可以将原料的粒径控制在纳米级,硅铝氧化物均匀混合,而且可以使原料中的硅铝比易于精确调控,从而适合小粒径分子筛的合成。本文又对的传统水热合成法进行改进,合成了纳米分子筛。通过探讨成胶温度、陈化时间、碱度等条件,以及不同铝络合剂对合成体系的影响,从而确定了较佳的反应条件。实验结果表明,控制原料硅铝摩尔比为1.4,反应体系H2O/Na2O(摩尔比)为30,SiO2/Na2O(摩尔比)为2.2,首先在冰浴中形Si-Al凝胶,并在0℃陈化24h,加入适量柠檬酸作为铝络合剂,可以合成出粒径为50nm左右的4A分子筛;如果加入乙酸作为铝络合剂,则可以合成出粒径为45nm左右的P型分子筛。 通过比较不同反应条件和添加不同铝络合剂时合成的分子筛的粒径、纯度、以及各种条件下的晶化曲线,探讨了纳米分子筛的合成机理,以及添加铝络合剂对反应产生影响的机理。本文的实验结果发现,随着铝络合剂络合能力的增强,晶化速度加快,分子筛在合成时为固相转化机理。由于这些络合剂和OH-一起与铝生成了比较稳定的络合物,增加了溶液相中的铝含量,有利于分子筛的成核以及晶体的生长。因此4A分子筛的晶化速度增加,晶粒度减小。但是,由于EDTA的络合能力过强,晶化速度过快,反而抑制了晶核的形成,使得晶粒度比柠檬酸作为络合剂的要大。通常认为过高的碱度是4A分子筛转晶为方钠石的原因,但是我们的实验结果表明,提高碱度后,并没有观察到方钠石的衍射峰。通常获得方钠石的系统的铝源一般都是铝酸钠,这种系统在溶液碱度不变的情况下,反应硅铝胶中的钠离子的含量就会明显偏高。采用超细氧化物作为硅源和铝源,与铝酸钠系统的区别就在于体系中钠离子的数量比较少,而且在反应中不变。