沸石是一种含水碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，具有三维骨架结构，内部含有均匀的微孔，能够选择性地吸附分子和进行离子交换。天然沸石储量丰富，但杂质含量较高，孔道易堵塞；而人工合成沸石可通过调控合成条件获得高纯度、特定晶型的产品，具有更广泛的应用前景。

在试剂级别中，化学纯（CP）属三级试剂，纯度≥ 99.5%，适用于一般工业分析和学校教学实验，成本远低于分析纯（AR）和优级纯（GR）。在沸石合成中使用CP级试剂，能够在保证产品质量的前提下显著降低实验成本，适合批量放大和工程应用。目前，人工沸石的制备方法主要包括水热合成法、碱熔融法和微波辅助法等。碱熔融-水热法因操作简单、产物纯度高等优点被广泛采用。

一、实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂：氢氧化钠（NaOH）、硅酸钠（Na₂SiO₃·9H₂O）、铝酸钠（NaAlO₂），均为化学纯（CP，纯度≥99.5%）；去离子水（实验室自制）。

仪器：电子分析天平、磁力加热搅拌器、不锈钢电热恒温水浴锅、电热鼓风干燥箱、程控高温电阻炉、X射线衍射仪（XRD）、傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）、比表面积及孔径分析仪。

1.2 合成方法

参考碱熔融-水热法工艺。具体步骤如下：

1. 配料：按n(SiO₂)∶n(Al₂O₃)∶n(Na₂O)∶n(H₂O) = 4∶1∶4∶150的摩尔比，称取CP级硅酸钠、铝酸钠和氢氧化钠，置于聚四氟乙烯烧杯中，加入适量去离子水，搅拌溶解至溶液澄清。
2. 陈化：将混合液在室温下磁力搅拌陈化2 h，使体系均匀化。
3. 水热晶化：将陈化后的反应液转移至带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，密封后置于110 ℃恒温干燥箱中晶化12 h。
4. 后处理：反应结束后，自然冷却至室温，取出产物，抽滤并用去离子水洗涤至pH≈8，滤饼在80 ℃下干燥12 h，研磨即得白色粉末状人造沸石产品。

1.3 表征方法

• XRD分析：Cu Kα辐射（λ=0.15406 nm），扫描范围2θ=5°-50°，管电压40 kV，管电流40 mA，用于鉴定沸石晶型和结晶度。
• FT-IR分析：KBr压片法，波数范围400-4000 cm⁻¹，用于分析骨架振动和官能团信息。
• 氮吸附-脱附（BET）：在77 K下测定比表面积和孔结构参数。
• 形貌观察（SEM）：观察晶粒形貌和粒径分布。

二、结果与讨论

2.1 XRD 分析

对合成产物进行XRD分析，结果如图1所示。产物在2θ=12.5°、17.7°、21.7°、28.1°等处出现明显的特征衍射峰，与P型沸石的标准特征谱图完全一致，表明合成了典型的P型沸石，且结晶度较高。图谱中未见石英（SiO₂）或莫来石（Al₆Si₂O₁₃）等杂峰，说明产物纯度高，CP级试剂能够满足人工沸石的合成要求。

2.2 FT-IR 分析

红外光谱结果显示，样品在约3433 cm⁻¹处的宽吸收峰归属于—OH伸缩振动，1640 cm⁻¹附近为吸附水的弯曲振动；约1000 cm⁻¹处为Si—O—T（T=Si或Al）的不对称伸缩振动，属于沸石骨架特征吸收；约460 cm⁻¹处对应Si—O弯曲振动。上述吸收峰的存在进一步确认了沸石骨架结构的形成。

2.3 N₂吸附-脱附分析

通过氮吸附-脱附等温线测定，合成产物的BET比表面积约为128 m²/g，总孔容约为0.18 cm³/g，以微孔为主，同时存在一定量的介孔。吸附等温线呈现典型的Ⅳ型曲线，表明材料具有介孔-微孔复合孔道结构。

2.4 吸附性能初探

将合成的人造沸石应用于模拟氨氮溶液（50 mg/L）中进行吸附实验，在沸石投加量2 g/L、pH=7、吸附时间120 min的条件下，氨氮去除率可达78.5%。该结果与文献报道的粉煤灰合成沸石吸附性能相当，表明CP级试剂合成的人造沸石具有良好的吸附应用潜力。

以化学纯（CP）级试剂为原料，采用碱熔融-水热法成功合成了P型人造沸石，该合成工艺简单、重复性好。通过XRD和FT-IR表征证实，所得产物具有典型的P型沸石晶体结构，纯度较高，无杂质相存在。该CP级人造沸石的比表面积达到128 m²/g，对水中氨氮有较好的去除效果，在环境水处理领域具有一定的应用价值。

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