[发明专利]一种方沸石单晶及其制备方法

说明书

本发明公开一种方沸石单晶及其制备方法，其中，所述制备方法包括步骤：将铝源、硅源加入到水中，得到混合物胶体；向所述混合物胶体中加入碱金属氢氧化物，进行水热反应，得到所述方沸石单晶。本发明利用水热法，在不使用模板剂、氢氟酸及浓硫酸的条件下制备得到了不同尺寸的纯相方沸石单晶，制备方法极其简单、条件温和、无需复杂的原料、成本低廉且对环境无危害，制备得到的不同尺寸的纯相方沸石单晶在不同领域可以得到广泛的应用。

技术领域

本发明涉及沸石制备领域，尤其涉及一种方沸石单晶及其制备方法。

背景技术

沸石代表一类由[SiO₄]^4-和[AlO₄]^5-构成的具有三维骨架结构的结晶材料，由于其具有大量均匀的微孔和优异的热稳定性，被广泛地应用于不同的领域，如作为选择性吸附剂、高效干燥剂、离子交换剂和催化剂等。方沸石(ANA)是一种天然沸石，典型的晶胞为Na₁₆Al₁₆Si₃₂O₉₆·16H₂O，晶体中[SiO₄]^4-和[AlO₄]^5-四面体框架通过共用氧原子形成通道和笼状结构，其框架包含的小椭圆通道，作为一种具有窄孔道结构的沸石，它在阳离子吸附和气体/烃混合物的分离方面具有优势。此外，由于具有吸附锕系阳离子的能力，这种具有窄孔结构的沸石可用作核废料掩埋中放射性元素的吸附剂。此外，方沸石大单晶在结构分析、晶体生长机制研究、客体分子扩散、光学性质测定以及在先进功能材料等领域中也是必不可少的。

尽管方沸石晶体拥有广泛的应用，但是天然的方沸石晶体主要存在于世界上一些有限的区域，因此高效快捷制备方沸石晶体技术的研究是非常有必要的。目前制备方沸石晶体的主要方法为水热法，同时使用了多种有机模板剂、氢氟酸、浓硫酸等对于环境极具危害性的化学试剂，其中有机模板剂对于环境危害极大，同时氢氟酸对于人体会造成不可逆的损伤，在许多国家及地区已经禁止工业生产中使用氢氟酸，这些都不利于方沸石晶体的大规模生产制备，也限制了方沸石晶体更为广泛的应用。同时，沸石生长机理复杂，不同体系下生长原理均不一样，这使得方沸石大单晶的生长十分困难，方沸石大单晶的应用也因此受到了限制。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种方沸石单晶及其制备方法，旨在解决现有沸石制备方法复杂且对环境危害大的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面提供一种方沸石单晶的制备方法，其中，包括步骤：

将铝源、硅源加入到水中，得到混合物胶体；

向所述混合物胶体中加入碱金属氢氧化物，进行水热反应，得到所述方沸石单晶。

可选地，所述铝源选自异丙醇铝、拟薄水铝石中的至少一种。

可选地，所述硅源选自硅铝酸钠、气相二氧化硅、粘土矿物中的至少一种。

可选地，所述碱金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯中的至少一种。

可选地，以SiO₂、Al₂O₃、M₂O和H₂O计，所述硅源、铝源、碱金属氢氧化物和水的比例关系满足SiO₂、Al₂O₃、M₂O、H₂O的摩尔比为1：(0.206～0.486)：(1.43～2.5)：190，其中M为碱金属离子。

可选地，将铝源、硅源加入到水中，搅拌8～10h后得到混合物胶体。