數(shù)秒超高速合成沸石技術(shù)成功研發(fā)

    據(jù)了解，自然界已發(fā)現(xiàn)的沸石有80多種，較常見(jiàn)的有方沸石、菱沸石、鈣沸石、片沸石、鈉沸石、絲光沸石、輝沸石等，都以含鈣、鈉為主。工業(yè)上常將其作為分子篩，以凈化或分離混合成分的物質(zhì)，如氣體分離、石油凈化、處理工業(yè)污染等。這是我們常見(jiàn)的沸石存在形式。今日，日本東京大學(xué)11月29日宣布，開(kāi)發(fā)出了沸石超高速合成技術(shù)，該技術(shù)可將以前需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天的沸石合成時(shí)間縮短至數(shù)秒。

    新技術(shù)稱之為“二液混合型流通合成系統(tǒng)”，該系統(tǒng)以工業(yè)利用價(jià)值高的MFI型沸石為對(duì)象，急速加熱事先熟化至即將結(jié)晶水平的合成原料混合液。MFI型沸石一般在150℃左右的溫度下經(jīng)大約12小時(shí)形成結(jié)晶，而此次研究發(fā)現(xiàn)，在260℃下只需約6秒即可合成。

    沸石是結(jié)晶性多孔質(zhì)硅酸鋁的總稱，被廣泛用于催化劑、離子交換材料、吸附材料等。工業(yè)上使用的沸石通常用批量生產(chǎn)式高壓釜在100～200℃下經(jīng)數(shù)小時(shí)到數(shù)天的水熱處理來(lái)合成。合成沸石具有獨(dú)特的結(jié)晶構(gòu)造、細(xì)孔徑、表面電場(chǎng)、吸附分離能、離子交換能、固體酸性等物理化學(xué)特性,故作為功能性物質(zhì)被作為吸附劑、分子篩、離子交換劑、催化劑使用。也叫分子篩。

    東京大學(xué)的研究小組以前一直在推進(jìn)相關(guān)研究，通過(guò)在油浴器中急速加熱導(dǎo)熱性出色的金屬管來(lái)縮短沸石的合成時(shí)間。在這一過(guò)程中研究小組發(fā)現(xiàn)，只要在有機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑遇熱變性(分解)前在超高溫條件下形成結(jié)晶，便可在短時(shí)間內(nèi)合成沸石。以前在改進(jìn)反應(yīng)容器的形狀及外部加熱方式后，達(dá)到規(guī)定的合成溫度要花費(fèi)大約3分鐘，終完成合成需要約10分鐘。研究小組認(rèn)為，只要解決這一問(wèn)題，便可進(jìn)一步縮短合成時(shí)間，因此開(kāi)發(fā)了此次的二液混合型流通合成系統(tǒng)。

    今后東京大學(xué)打算進(jìn)一步提高合成速度并向FAU、MOR、CHA等類型的其他沸石推廣該技術(shù)。這里要特別提到的是，此次實(shí)驗(yàn)成功的主要因素之一在于，必須要使反應(yīng)混合物熟化至即將開(kāi)始結(jié)晶的水平。今后只要能在不必做這種前處理的情況下直接投放原料來(lái)合成沸石，就有望為簡(jiǎn)單地生產(chǎn)沸石。





 

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