Mor-bea核殼分子篩的合成方法

2023-05-03 18:06:56

專利名稱：Mor-bea核殼分子篩的合成方法
技術領域：
本發明涉及ー種M0R/BEA核殼分子篩的合成方法。
背景技術：
沸石分子篩是ー類具有骨架結構的微孔晶體材料，具有特定尺寸、形狀的孔道結構，較大的比表面以及較強的可調的酸性質，廣泛地應用於石油煉製與加工的過程，如催化裂化、芳烴烷基化、異構化、催化重整以及甲苯歧化等催化反應。具有MOR拓撲結構的絲光沸石和具有PEA拓撲結構的P沸石是兩種エ業上應用最廣泛的沸石分子篩，都具有十二元環通道結構。絲光沸石的十二元環主通道是橢圓形通道,孔ロ尺寸0.65nmX0.70nm，八元環側通道溝通其間，孔ロ尺寸0.28nmX0.57nm，孔徑約0.28nm，一般分子不易進出，只能在主孔道內出入。絲光沸石具有優良的耐熱性能和較高的酸強度，在甲苯歧化和烴類異構化反應方面表現出優異的催化性能，但其ー維孔道相對容易結焦失活。P沸石具有十二元環三維交叉通道體系，孔ロ尺寸為0.57nmX0.75mm和
0.56nmX0.65mm,具有良好的熱和水熱穩定性、適度酸性和酸穩定性,在燒基轉移反應及重芳烴輕質化反應方面表現出優異的催化性能，其催化應用表現出烴類反應不易結焦和使用壽命長的特點。Bouizi等報導了用二次生長法合成0/silicalite-1核殼沸石分子篩[Y.Bouizi等,Adv.Func.Mater., 2005,15,1955]。首先,通過吸附聚陽離子試劑使P晶粒的負電性外表面反轉為正電性，然後再通過靜電作用吸附ー層帶負電荷的silicalite-1納米晶種，隨後將母液在200°C水熱晶化一段時間，即可得到P/silicalite-1核殼沸石分子篩。經過3次水熱晶化生長過程，殼層的覆蓋度逐漸提高，分別為86%、96%和99%。殼層厚度約為1.5um,殼層重量約佔總重的23 %。Bouizi等還用類似的二次生長法用類似的二次生長法合成了 M0R/MFI 核殼沸石分子篩[Y Bouizi 等，Micropor.Mesopor.Mater.,2006,91,70]。十二元環孔道結構的絲光沸石和P沸石晶粒被十元環結構的ZSM-5緻密包裹，絲光沸石的外表面和孔ロ實現了改性。但是由於silicalite-1納米晶種通過聚陽離子試劑吸附在核相分子篩上，作用力弱，這樣也造成了合成重複性差、產率低等問題。因此，合成以絲光沸石為核相，^沸石為殼層的M0R/BEA核殼分子篩，具有雙重孔道結構，可有效調變分子篩的酸性，有利於提高擴散能力，提高轉化速率，充分發揮兩種分子篩各自的優點，既可應用於不同的催化反應，又可提高其穩定性。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有技術中殼相分子篩上在核相分子篩上的覆蓋率低，的問題，提供一種新的M0R/BEA核殼分子篩的合成方法，該方法具有合成產物殼層覆蓋度高的優點。為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下:ー種M0R/BEA核殼分子篩的合成方法，包括以下步驟:
(a)將用做核相分子篩的絲光沸石加入到重量百分濃度為0.5% 20%的酸溶液中，在20°C 95°C下，處理0.5 24小時，過濾、乾燥後得到絲光沸石I ;(b)將絲光沸石I加入到所需量的重量百分濃度為0.1 % 20%的改性劑溶液中，在0°C 95°C下，處理0.5 24小吋，經過濾、乾燥後得絲光沸石II ;其中，改性劑選自聚甲基丙烯酸甲酷、聚ニ烯丙基ニ甲基氯化銨、吡啶ニ羧酸、氨水中的至少ー種；

(C)將絲光沸石II加入到含納米P沸石的溶液中，在0°C 95°C下，攪拌0.5 24小吋，經過濾、乾燥後得到絲光沸石III ；(d)配製晶化液，晶化液含矽源、鋁源、模板劑R，摩爾配比為:Si02/Al203 = 10 °o，R/Si02 = 0.02 10，H20/Si02 = 6 150 ;其中，模板劑R選自氟化鈉、氟化銨、氟化鉀、四こ基氫氧化銨、四こ基溴化銨、四こ基氯化銨、四こ基碘化銨中的至少ー種；(e)將絲光沸石III加入到晶化液中，絲光沸石III的加入量與晶化液中所含ニ氧化矽的質量比為1: 2 20:1 ;(f)將上述晶化液於80 250°C下晶化0.5 240小吋，晶化結束後經過濾、洗滌、乾燥，得到M0R/BEA核殼型分子篩。其中(a)步驟中所用的酸優選方案選自鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、甲酸、こ酸、こニ酸、檸檬酸、草酸或苯甲酸中的至少一種；(b)步驟中的改性劑優選方案選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚ニ烯丙基ニ甲基氯化銨(PPDA)、吡啶ニ羧酸(DPA)中的至少一種；(d)步驟中的矽源優選方案選自正矽酸こ酷、水玻璃、矽溶膠、白炭黑或活性白土中的至少ー種；鋁源優選方案選自硫酸鋁、硝酸鋁、鋁酸鈉、異丙醇鋁、氯化鋁或Y-Al2O3中的至少ー種；模板劑R優選方案選自氟化鈉、氟化銨、氟化鉀、四こ基氫氧化銨、四こ基溴化銨、四こ基氯化銨中的至少ー種。上述技術方案中，(a)步驟中酸溶液的重量百分濃度優選範圍為I 10% ; (f)步驟中晶化液於80 200°C下晶化5 170小吋。本發明提供的M0R/BEA核殼分子篩，核相絲光沸石的矽鋁摩爾比(SiO2Al2O3)優選方案為5 100，殼相P沸石的矽鋁摩爾比(SiO2/Al2O3)優選方案為10 150。本發明由於在M0R/BEA核殼分子篩的合成過程中，通過酸溶液預處理使ZSM-5表面脫鋁形成缺陷位，再用改性劑溶液中對絲光沸石進行處理，可以改變核相絲光沸石的微結構，有利於其表面粘附納米P沸石晶種，使納米P沸石晶種顆粒以較適宜的速度沉積到絲光沸石上，形成緻密的吸附層。這些粘附在絲光沸石表面的3沸石晶種顆粒在殼層晶化過程中作為成核生長中心，在合成液中不斷生長，生成高覆蓋度的3沸石殼層，使殼層覆蓋度達到95%以上。


圖1為實施例2合成的M0R/BEA核殼型分子篩材料的XRD圖。圖2為實施例2合成的M0R/BEA核殼型分子篩材料的SEM圖。圖3為實施例2合成的M0R/BEA核殼型分子篩材料的TEM圖。下面通過實施例對本發明作進ー步闡述。
具體實施方式
實施例1具體反應物配比和實驗方法如下:核相晶種的反應物配比:7Na20: 2.5NaF: IAl2O3: 30Si02: 360H20@ 納米晶的反應物配比:13 (TEA)2O: IAl2O3: 66Si02: 780H20核殼二次生長的反應物配比:13(TEA)2O: IAl2O3: 71.4Si02: 2286H20將112.5克矽溶膠(40% wt)和2.628克NaF溶於40克去離子水中，配置成溶液A ;將4.1克NaAlO2和12.0克NaOH溶於50克去離子水中，配置成溶液B。將溶液B緩緩滴加至溶液A中，充分攪拌，形成的反應混合物，在170°C晶化3天，得到大晶粒的核相MOR晶種I，測的含氟量614ii g/g、矽鋁比為20.4。在65°C下，將用做核相MOR晶種I加入到重量百分濃度為I %的鹽酸溶液中處理20小時，過濾、乾燥後得到絲光沸石(I)。將30克白炭黑和110克四こ基氫氧化銨溶液(質量分數25% )溶於11.844克去離子水中，攪拌4h後配置成溶液A ;將1.244克NaAlO2和7.808克四こ基氫氧化銨溶液(質量分數25% )溶於6克去離子水中，攪拌4h後配置成溶液B。將溶液A與B充分攪拌混勻，形成的反應混合物，在80°C晶化15天，得到P納米晶懸浮液II。將3克PDDA (35% wt)、4.5克氨水溶液(25% wt)溶於142.5克NaCl去離子水溶液(0.lmol/L)中並攪拌均勻，30克絲光沸石(I)作為核相分子篩加入此表面改性劑溶液中，在常溫狀態下攪拌並保持I小吋，過濾並在60°C空氣氣氛中乾燥後，加入到P沸石納米晶懸浮液II中預黏附90分鐘，過濾並在100°C空氣氣氛中乾燥後，即得絲光沸石(II)。將得到的25克絲光沸石(II)加入到121.25克5wt % NaCl去離子水溶液(0.lmol/L)分散的^納米晶II懸濁液中，再加入3.75克氨水溶液(25% wt)，黏附50min,過濾烘乾後於550°C (3°C /min)下焙燒5h使納米晶種牢牢黏附在含氟MOR表面，得到絲光沸石(III)。

將4克白炭黑和10克四こ基氫氧化銨溶液(質量分數25%)溶於20克水中，配置成溶液A^f0.765克鋁酸鈉和4.137克四こ基氫氧化銨溶液(質量分數25% )溶於7.797克水中，配置成溶液B。將溶液A、B與20克絲光沸石(III)，充分攪拌混勻，形成的核殼ニ次生長的反應混合物，在140°C晶化3天，得到M0R/BEA核殼型分子篩。經XRD表徵與SEM、TSM譜圖，可認為合成材料具有核殼型結構，所得樣品的XRD圖譜同時具有MOR和P沸石分子篩的特徵衍射峰(見附圖1)。通過SEM譜圖可見(見附圖2)，通過TEM譜圖可見(見附圖3)，在MOR外表面，均勻分布細小顆粒。通過N2物理吸附表徵，得MOR核和焙燒前後M0R/BEA核殼分子篩三個樣品的BET比表面分別為422.9、10.9和424.Sm2ZV1,焙燒前樣品的比表面比培燒後小很多，這是因為有機模板劑堵塞了殼層的孔道所致，由 Bouizi 等[Microporous Mesoporous Mater, 2006,91 (1-3):70]估算出 MOR/BEA核殼分子篩的殼層覆蓋度約為97%，這些細小顆粒的直徑約為100納米，P沸石的細顆粒在MOR的外表面形成連續的殼層。這就可以證實所得分子篩材料為P沸石多晶顆粒包裹MOR晶粒的核殼型沸石分子篩。記為核殼分子篩CFSl。實施例2 6實施例2 6是以表I和表2的合成配比與合成條件，按實施例1類似方法和步驟合成得到核殼分子篩CFS2 6#，詳見表2。
權利要求
1.ー種MOR/BEA核殼分子篩的合成方法，包括以下步驟: (a)將用做核相分子篩的絲光沸石加入到重量百分濃度為0.5% 20%的酸溶液中，在20°C 95°C下，處理0.5 24小時，過濾、乾燥後得到絲光沸石I ; (b)將絲光沸石I加入到所需量的重量百分濃度為0.1% 20%的改性劑溶液中，在(TC 95°C下，處理0.5 24小吋，經過濾、乾燥後得絲光沸石II ;其中，改性劑選自聚甲基丙烯酸甲酷、聚ニ烯丙基ニ甲基氯化銨、吡啶ニ羧酸、氨水中的至少ー種； (c)將絲光沸石II加入到含納米P沸石的溶液中，在(TC 95°C下，攪拌0.5 24小吋，經過濾、乾燥後得到絲光沸石III ； (d)配製晶化液，晶化液含矽源、鋁源、模板劑R，摩爾配比為:Si02/Al203= 10 AR/SiO2 = 0.02 10，H20/Si02 = 6 150 ;其中，模板劑R選自氟化鈉、氟化銨、氟化鉀、四こ基氫氧化銨、四こ基溴化銨、四こ基氯化銨、四こ基碘化銨中的至少ー種； (e)將絲光沸石III加入到晶化液中，絲光沸石III的加入量與晶化液中所含ニ氧化矽的質量比為1: 2 20:1 ; (f)將上述晶化液於80 250°C下晶化0.5 240小吋，晶化結束後經過濾、洗滌、乾燥，得到M0R/BEA核殼型分子篩。
2.根據權利要求1所述的M0R/BEA核殼分子篩，其特徵在於核相絲光沸石的矽鋁摩爾比(SiO2Al2O3)為5 100，殼相P沸石的矽鋁摩爾比(SiO2Al2O3)為10 150。
3.根據權利要求1所述的M0R/BEA核殼分子篩的合成方法，其特徵在於(a)步驟中所用的酸選自鹽酸 、硫酸、硝酸、氫氟酸、甲酸、こ酸、こニ酸、檸檬酸、草酸或苯甲酸中的至少ー種。
4.根據權利要求1所述的M0R/BEA核殼分子篩的合成方法，其特徵在於(d)步驟中的矽源選自正矽酸こ酷、水玻璃、矽溶膠、白炭黑或活性白土中的至少ー種；鋁源選自硫酸鋁、硝酸鋁、鋁酸鈉、異丙醇鋁、氯化鋁或Y-Al2O3中的至少ー種。
5.根據權利要求1所述的M0R/BEA核殼分子篩的合成方法，其特徵在於(a)步驟中酸溶液的重量百分濃度為I 10% ; (f)步驟中晶化液於80 200°C下晶化5 170小吋。
全文摘要
本發明涉及一種MOR/BEA核殼分子篩的合成方法，主要解決現有技術中殼相分子篩上在核相分子篩上的覆蓋率低的問題，本發明通過採用(1)將用做核相分子篩的絲光沸石用酸處理，過濾後得到絲光沸石I，(2)將絲光沸石I加入到重量百分濃度為0.1％～20％的改性劑溶液中處理0.5～24小時，經過濾、乾燥後得絲光沸石II，(3)將絲光沸石II加入到含納米β沸石的溶液中，得到絲光沸石III，(4)將絲光沸石III加入到含矽源、鋁源、模板劑R的溶液中晶化，晶化結束後經過濾、洗滌、銨交換、乾燥，得到MOR/BEA核殼型分子篩的技術方案，較好的解決了該問題，可用於MOR/BEA核殼分子篩工業生產中。
文檔編號C01B39/26GK103121688SQ20111036911
公開日2013年5月29日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者孔德金, 祁曉嵐, 戴曉群 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院