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CXN天然沸石的研究Ⅵ .耐酸性及不同阳离子型沸石结构的热稳定性

信息来源:潍坊沸石生物技术开发中心 作者:

 

  以X射线粉末衍射(XRD)结晶度测定法观测CXN(STI型)天然沸石在不同浓度盐酸(HCl)热溶液中的结构耐酸性,以及比较和研究用不同方法制备的结构超稳化高硅H-STI-Ⅰ和H-STI-Ⅱ沸石及其不同阳离子交换型M-STI(M=Li,Na,K,Ca,Ag)系列沸石在程序阶梯升温过程中的结构热稳定性.用X射线荧光散射(XRF),29Si与27Al固体核磁共振(MAS NMR)表征超稳化高硅H型沸石的组成与结构性质.结果表明该天然沸石在浓度低于2 mol/L盐酸中可较长时间保持结构完美.视阳离子类型不同,经1173 K焙烧后M-STI-Ⅰ系列沸石与M-STI-Ⅱ系列沸石相对结晶度降低百分数分别为2.5%~18%与0~35%.在M-STI-Ⅰ系列沸石中,焙烧前后相对结晶度下降幅度的次序为K型<(H,Li,Na)型<(Ca,Ag)型,而M-STI-Ⅱ系列沸石,(Na,K)型<(Li,H,Ca)型<Ag 型.从沸石骨架硅铝比、结构缺陷、阳离子种类及其氧化物形成热等方面讨论影响沸石结构热稳定性的因素。

  我国富产的天然矿物CXN沸石品位高、储量大,其 骨架拓扑结构为sTI(stilbite)型,属富钙型沸石.类似 的矿物在印度及欧美等地也有发现121.由于该天然沸石 热稳定性较差,350℃焙烧Zh骨架结构完全被破坏,在 催化和吸附等领域的应用受到极大限制. CXN沸石的骨架硅铝比(S做l一3.2)高于Y型沸石 而低于丝光沸石.理论上推断,其阳离子交换容量应在 二者之间.但Y沸石在酸中极不稳定,而丝光沸石虽抗 酸性强,但其阳离子交换容量较低.天然CXN沸石经 改性后的H型沸石具有较高的银离子交换容量(银负载 量最高可达26%)和抗酸性能,已被成功开发用于抗酸离 子交换剂和吸附剂,开拓了该天然沸石应用的新领域. Ag一s皿沸石还可用作无机抗菌剂.本课题组曾发现经 HCI交换后的H-Sn沸石骨架脱铝,热稳定性显著提高. 阳离子种类对Sn沸石骨架结构热稳定性影响的研 究既有实用价值也有理论意义.但该项工作的系统研究 尚未见文献报道.阳离子种类及其与骨架的相互作用是 决定STI型沸石结构热稳定性的重要因素.