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(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)、大的比表面積、優(yōu)異的熱和水熱穩(wěn)定性、豐富的酸性中心以及多種可交換的陽離子等性質(zhì),沸石分子篩已被廣泛用于催化、吸附與分離、離子交換等領(lǐng)域。傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)導向劑的無定型硅鋁酸鹽凝膠晶化而成,改變結(jié)構(gòu)導向劑往往可以改變所得沸石分子篩的結(jié)構(gòu)類型,因此使用結(jié)構(gòu)新穎的季銨堿已成為開發(fā)新沸石分子篩結(jié)構(gòu)類型的重要手段,特別是在合成一些具有大環(huán)(12元環(huán))和超大環(huán)(>12元環(huán))孔道結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)導向劑。使用有機結(jié)構(gòu)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(chǎn)生氮氧化物等有害氣體,并且一些有機結(jié)構(gòu)導向劑還具有一定的毒性,這在一定程度上限制了新開發(fā)沸石分子篩進一步在工業(yè)上的應用。
納米Zeolite因其晶粒微小,比表面積尤其是外表面積明顯增加,表面原子數(shù)與體積原子數(shù)之比急劇增大,孔道縮短,外露孔口增多,從而使納米沸石具有更高的反應活性和表面能,表現(xiàn)出顯著的體積效應和表面效應。目前,納米沸石被廣泛應用于環(huán)保、石油化工及建材等領(lǐng)域。如納米ZSM-5沸石吸附性良好,催化性能高,是一種重要擇形催化劑;納米TS-1沸石因選擇氧化性而備受關(guān)注;納米β沸石酸催化性能、結(jié)構(gòu)選擇性高而成為一種優(yōu)良的吸附催化劑;而納米Y沸石具有天熱礦物八面沸石的骨架結(jié)構(gòu)。就成分而言,骨架主要由硅氧四面體和鋁氧四面體單元組成,而從結(jié)構(gòu)觀察,硅氧四面體和鋁氧四面體是通過氧橋構(gòu)成β籠,各β籠通過十二元環(huán)沿三個晶軸方向貫通而成,形成一個骨架中含有超籠的三維孔道體系。正是這樣獨特的結(jié)構(gòu)使納米Y沸石具有吸附分離性強、催化活性高、對產(chǎn)物選擇性強等特點,也使其逐漸發(fā)展成為一類新型的吸附劑、催化劑。
合成的納米Y沸石平均粒徑約為200nm,顆粒均勻,屬納米材料,其比表面積為484.24m2/g,孔容為0.86cm3/g。合成的納米Y沸石具有明顯的Y型沸石特征譜帶,如1101.74cm-1處的TO4(Si或Al)內(nèi)部聯(lián)結(jié)反對稱伸縮振動譜帶,729.89處的TO(4Si或Al)外部聯(lián)結(jié)和659.43cm-1處的內(nèi)部聯(lián)結(jié)對稱伸縮振動譜帶。合成的納米Y沸石對氨氣具有很好的吸附效果,去除率可以達到93%。根據(jù)納米Y沸石吸附氨氣前后的紅外譜圖可知,納米Y沸石對氨氣的吸附作用屬于物理吸附。