MCM-49分子筛的制备方法有多种,以下是一些主要的制备方法及其要点:
传统制备方法通常涉及模板剂、硅源和铝源的混合晶化过程。具体步骤包括:
原料混合:将六亚甲基亚胺(HMI)或其他有机胺作为模板剂,与硅源(如硅溶胶或固体硅胶)和铝源(如氧化铝)混合。
晶化:在特定条件下进行晶化反应,得到NaMCM-49分子筛。晶化温度通常在144-147℃之间,且硅源的选择和体系碱度(如Na₂O/Al₂O₃比)对合成纯相MCM-49至关重要。
洗涤和离子交换:对NaMCM-49分子筛进行洗涤以去除杂质,并通过离子交换将其转化为HMCM-49分子筛。
成型:对HMCM-49分子筛进行成型处理,得到最终的MCM-49分子筛产品。
近年来,为了降低成本和减少环境污染,研究人员开发了无有机模板剂条件下的MCM-49分子筛制备方法。这种方法主要包括以下步骤:
硅铝凝胶形成:将碱金属氧化物源(如氢氧化钠)、氧化铝源(如铝酸钠、异丙醇铝等)和二氧化硅源(如硅溶胶、水玻璃等)在室温下搅拌混合,形成硅铝凝胶。控制各反应物的加入量,使得硅铝凝胶具备特定的摩尔比例关系。
陈化处理:在特定温度(如25℃~90℃)下进行陈化处理,使硅铝凝胶进一步稳定。
晶化处理:向陈化后的硅铝凝胶中加入MCM-49型沸石分子筛作为晶种,然后在高温(如135℃~160℃)下进行晶化处理,获得结晶产物。晶化时间根据具体条件而定,一般在数天之内。
洗涤、干燥和煅烧:将晶化产物洗涤至中性后,进行干燥和煅烧处理,最终得到MCM-49型沸石分子筛粉末。
为了提高MCM-49分子筛的合成效率,研究人员还开发了快速合成方法。这种方法通常涉及以下步骤:
初始凝胶形成:将二氧化硅源、氧化铝源、结构导向剂(如六亚甲基亚胺)、碱金属氧化物源和水按特定摩尔比混合,形成初始凝胶。
气相水热晶化:在水热条件下,使位于初始凝胶外的去离子水以气相的形式进入到初始凝胶中,同时进行陈化和晶化处理。这种方法可以缩短合成周期并提高合成效率。
后处理:对晶化产物进行洗涤、干燥和煅烧处理,得到MCM-49型沸石分子筛。
综上所述,MCM-49分子筛的制备方法多种多样,可以根据具体需求和条件选择合适的制备方法。传统制备方法依赖于有机模板剂的使用,而无有机模板剂条件下的制备方法和快速合成方法则提供了更为环保和高效的替代方案。