水熱條件下Y型沸石的制備與合成

蜂窩沸石分子篩中沸石分子篩是一類微孔硅鋁酸鹽晶體，其骨架由硅氧四面體(SiO4)和鋁氧四面體(AlO4)按不同的方式連接而成。由于具有規則的孔道結構、大的比表面積、優異的熱和水熱穩定性、豐富的酸性中心以及多種可交換的陽離子等性質，沸石分子篩已被廣泛用于催化、吸附與分離、離子交換等領域。傳統的沸石分子篩通常是在水熱或溶劑熱條件下，由含有無機（堿金屬氫氧化物）或有機（季銨堿）結構導向劑的無定型硅鋁酸鹽凝膠晶化而成，改變結構導向劑往往可以改變所得沸石分子篩的結構類型，因此使用結構新穎的季銨堿已成為開發新沸石分子篩結構類型的重要手段之一。特別是在合成一些具有大環（12元環）和超大環（＞12 元環）孔道結構的分子篩時，往往需要使用合成過程復雜、價格昂貴的有機結構導向劑，使用有機結構導向劑不但增加了分子篩的合成成本，還在焙燒去除有機物的過程中產生氮氧化物等有害氣體，并且一些有機結構導向劑還具有一定的毒性，這在一定程度上限制了新開發沸石分子篩進一步在工業上的應用。

Y沸石具有三維暢通的孔道結構, 優異的熱和水熱穩定性，廣泛地應用于石油煉制與化學工業中，特別是在流動床催化裂化(FCC)反應中更是起到了不可替代的作用。同時，Y沸石也對有機揮發物的吸附顯示出優良性能。作為工業催化劑和吸附劑，Y沸石的催化與吸附性能與其硅鋁摩爾比值有直接的關系。例如，提高Y沸石的硅鋁比值可以顯著地提高沸石的水熱穩定性，這更有利于制備性能優異的FCC 催化劑。但是，常規的Y 沸石合成溫度一般在 100 °C 左右，所獲得的硅鋁摩爾比值在5.0-5.3，因此人們一直尋找直接一步法合成高Si/Al比值的Y沸石的新方法。研究人員曾發現，較高的合成溫度有利于得到具有高硅鋁比的Y型沸石，但是較高的反應溫度非常容易導致Y 沸石的轉晶。目前，Y 型沸石多數都是在 110 °C以下水熱合成的。雖然有人報道可以在高溫(110-150 °C)合成 Y 型沸石，但是這些合成都是在有機模板劑存在下完成的，而有機模板的使用大大復雜了Y沸石的合成。

水熱和溶劑熱條件下合成無機化合物是無機化學領域的重要合成方法之一， 采用這種方法可以合成一系列功能性無機化合物， 如納米材料， 沸石分子篩， 具有新穎結構的金屬配合物等。其中分子篩是一類在石油化工領域有廣泛應用的功能材料。本實驗是在水熱條件下合成 Y 型沸石， 并對其結構進行初步表征。一般來說，Y 型沸石分子篩可用作土壤改良劑、農藥和催熟劑的載體；在環境保護方面，Y 型沸石分子篩可以用來消除大氣污染、進行污水處理等；在輕工業方面，用 9% ～ 15% 的 NaY 沸石分子篩作為填充材料而生產的紙，特別適用于制造涂有光敏的氧化鋅層的復印紙。