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數秒超高速合成沸石技術成功研發

    據了解,自然界已發現的沸石有80多種,較常見的有方沸石、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。工業上常將其作為分子篩,以凈化或分離混合成分的物質,如氣體分離、石油凈化、處理工業污染等。這是我們常見的沸石存在形式。今日,日本東京大學11月29日宣布,開發出了沸石超高速合成技術,該技術可將以前需要數小時到數天的沸石合成時間縮短至數秒。

    新技術稱之為“二液混合型流通合成系統”,該系統以工業利用價值高的MFI型沸石為對象,急速加熱事先熟化至即將結晶水平的合成原料混合液。MFI型沸石一般在150℃左右的溫度下經大約12小時形成結晶,而此次研究發現,在260℃下只需約6秒即可合成。

    沸石是結晶性多孔質硅酸鋁的總稱,被廣泛用于催化劑、離子交換材料、吸附材料等。工業上使用的沸石通常用批量生產式高壓釜在100~200℃下經數小時到數天的水熱處理來合成。合成沸石具有獨特的結晶構造、細孔徑、表面電場、吸附分離能、離子交換能、固體酸性等物理化學特性,故作為功能性物質被作為吸附劑、分子篩、離子交換劑、催化劑使用。也叫分子篩。

    東京大學的研究小組以前一直在推進相關研究,通過在油浴器中急速加熱導熱性出色的金屬管來縮短沸石的合成時間。在這一過程中研究小組發現,只要在有機結構導向劑遇熱變性(分解)前在超高溫條件下形成結晶,便可在短時間內合成沸石。以前在改進反應容器的形狀及外部加熱方式后,達到規定的合成溫度要花費大約3分鐘,終完成合成需要約10分鐘。研究小組認為,只要解決這一問題,便可進一步縮短合成時間,因此開發了此次的二液混合型流通合成系統。

    今后東京大學打算進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。這里要特別提到的是,此次實驗成功的主要因素之一在于,必須要使反應混合物熟化至即將開始結晶的水平。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合成沸石,就有望為簡單地生產沸石。





 

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