CN100363258C - 一种euo结构硅铝分子筛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EUO结构硅铝分子筛的制备方法,其特征在于该方法是将铝源和硅源在模板剂R的水溶液中水解,在30~100℃赶醇,加入氟化物,得到摩尔配比为(0.05~0.7)R∶(0.01~0.2)Al2O3∶SiO2∶(0.4~2)F-1∶(2~100)H2O的反应混合物;在120~220℃的条件下晶化1小时到30天,然后回收产品,其中所说的铝源选自异丙醇铝或异丁醇铝,所说的硅源选自硅酸四乙酯、硅酸四丙酯或硅酸四丁酯,所说的模板剂R为二羟基己烷双胺。该方法采用氟化物作为矿化剂,所制备的分子筛具有良好的分子筛热稳定性、水热稳定性和酸性特征。
Description
技术领域
本发明是关于一种硅铝分子筛的制备方法,更进一步说是关于一种EUO结构硅铝分子筛的制备方法。
背景技术
具有EUO结构的分子筛由John L.Casci等人于1981年在欧洲专利Eur.Pat.Appl.42226中首次发布(USP4537754),由于其独特的孔道结构,在二甲苯异构(USP 20010051757)、含蜡油品降低倾点(USP20030127356)等反应中具有优异的催化性能,因此具有良好的商业价值和应用前景。
该分子筛的制备过程是先制备一种含水混合物,该混合物含有至少一种四价元素氧化物YO2、至少一种三价元素氧化物X2O3和至少一种结构式如下的多亚甲基α-ω二胺的烷基化衍生物:
所说的烷基化衍生物定义为Q2+,是一种胺的降解物或者是前体,其中n在3~12之间变动,R1~R6可以为相同或者不同的烃类或者羟基烃类基团,含1~8个碳原子,至多可以有5个R1~R6的基团可以为羟基,混合物具有表1的摩尔比:
表1
反应物 | 可用配比 | 优选配比 |
YO<sub>2</sub>/X<sub>2</sub>O<sub>3</sub>: | 至少为10 | 10~150 |
OH<sup>-</sup>/YO<sub>2</sub>: | 0.1~6.0 | 0.1~1.0 |
(M<sup>+</sup>+Q)/X<sub>2</sub>O<sub>3</sub>: | 0.5~100 | |
H<sub>2</sub>O/YO<sub>2</sub>: | 1~100 |
表中,X是Si或Ge,Y是Al、Fe、Ga、B中的一种或多种,M是一种碱金属或者胺,Q是先前所说的多亚甲基二胺的烷基化衍生物,一种胺的降解物或者是前体,或者相关的化合物。
所说的混合物在自生的压力下晶化,也可以加入气体,如氮等,晶化温度为85~250℃,晶化时间可以为1小时到几个月,直到所说的EUO结构的分子筛形成,晶化时间的长短取决于反应混合物的组成及反应的温度。
Eur.Pat.Appl.159845中公开了采用二甲苯二甲基胺离子作为模板剂合成了EUO结构的分子筛的方法;G.N.Rao,P.N.Joshi等人在文献Synthesis andcharacterization of high silica EU-1(Zeolites,1989,Vol 9,483)中发表了采用甲苯二甲基胺和氯化甲苯混合物作为模板剂合成EUO结构的分子筛的方法。
USP6,342,200中采用加入晶种的方法合成了EUO结构的分子筛,所选用的晶种可以是LTA、LTL、FAU、MOR、MAZ、OFF、FER、ERI、BEA、MFI、MTW、MTT、LEV、TON、NES结构的分子筛,也可以是与所要合成的分子筛有不同化学组成的EUO结构的分子筛,优选LTA、FAU、MOR、MFI结构分子筛,以及Y’/X’低于200的EUO结构分子筛。反应混合物具有表2氧化物形式的化学组成:
表2
反应物(mol/mol) | 可用配比 | 优选配比 | 最优配比 |
YO<sub>2</sub>/X<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 至少10 | 至少12 | 至少25 |
OH<sup>-</sup>/YO<sub>2</sub> | 0.002~2 | 0.005~1.5 | 0.01~1 |
Q/YO<sub>2</sub> | 0.002~2 | 0.005~1.5 | 0.01~1 |
Q/(M<sup>+</sup>+Q) | 0.1~1 | 0.1~1.0 | 0.1~1 |
H<sub>2</sub>O/YO<sub>2</sub> | 1~500 | 3~250 | 5~100 |
P/YO<sub>2</sub> | 0~5 | 0~1 | 0~0.25 |
S/YO<sub>2</sub>(g/g) | 0.0001~0.1 | 0.0005~0.07 | 0.001~0.04 |
表2中所说的Y、X、Q、M与表1所代表的意义相同,P代表碱金属或者胺盐,S代表晶种,混合物在自动产生的压力下晶化,也可以加入气体,如氮等,温度为85~250℃,时间可以为1分钟到几个月,直到所说的EUO结构的分子筛形成。
现有技术制备的分子筛稳定性比较差,特别是用无机硅铝源制备分子筛时,由于部分铝原子的分布不均使得热稳定性和水热稳定性偏低。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的EUO结构硅铝分子筛的制备方法,所制备的硅铝分子筛产品质量稳定,并具有良好的热稳定性和水热稳定性。
本发明提供的具有EUO结构的分子筛的制备方法,其特征在于该方法是将铝源和硅源在模板剂R的水溶液中水解,在30~100℃下使其中的醇完全挥发,加入氟化物,得到摩尔配比为(0.05~0.7)R∶(0.01~0.2)Al2O3∶SiO2∶(0.4~2)F-1∶(2~100)H2O的反应混合物;在120~220℃的条件下晶化1小时到30天,然后回收产品,其中所说的铝源选自异丙醇铝或异丁醇铝,所说的硅源选自硅酸四乙酯、硅酸四丙酯或硅酸四丁酯,所说的模板剂R为二羟基己烷双胺,所说的氟化物选自氢氟酸、碱金属的氟化物和氟化铵中的一种或几种。
本发明提供的制备方法中,所说反应混合物的摩尔配比优选(0.2~0.4)R∶(0.01~0.1)Al2O3∶SiO2∶(0.4~2)F-1∶(5~50)H2O。
本发明提供的制备方法中,还可以在反应混合物中加入晶种,所说的晶种可以是LTA、LTL、FAU、MOR、MAZ、OFF、FER、ERI、BEA、MFI、MTW、MTT、LEV、TON、NES、ITH结构的分子筛,也可以是与所要合成的分子筛有不同化学组成的EUO结构的分子筛,其中优选LTA、FAU、MOR、MFI结构分子筛,晶种的加入量以反应混合物中SiO2重量计为0.5~20%。
本发明提供的制备方法克服了现有技术的缺点,主要体现在独创性采用氟化物作为矿化剂,所制备的分子筛热稳定性及水热稳定性好;具有良好的酸性特征。
附图说明
图1为实施例1制备的样品的XRD谱图。
图2为实施例6制备的样品的XRD谱图。
图3为实施例9中,样品经800℃/100%水蒸气条件下老化4小时的XRD谱图。
具体实施方式
通过下面的实施例对本发明作进一步地说明,但并不因此而限制本发明的内容。
实施例中,模板剂二羟基己烷双胺是用溴化己烷双胺通过离子交换制得:强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂盛装于交换柱中,先用6%的HCl浸泡2~4小时,水洗到中性;然后用8%左右的NaOH浸泡2~4小时,水洗到中性。再将36.22克的溴化己烷双胺(日本东京化成)溶解于水中形成约10%的溶液,在处理好的树脂上进行交换,交换好的溶液用旋转蒸发仪在50℃条件下进行浓缩,用0.1mol/L的H2SO4溶液滴定,所得的二羟基己烷双胺溶液浓度约为0.3993mol/L。
实施例1
将0.41g异丙醇铝溶解于21.46g正硅酸乙酯中,然后加入二羟基己烷双胺溶液72.62g中,连续机械搅拌并加热,直到所有的乙醇和丙醇挥发,再按配比补充足量的水,最后缓慢加入3.2gHF(40重%),搅拌直到形成一种共凝胶,凝胶组成为0.29R∶SiO2∶0.01Al2O3∶0.64F-1∶28H2O,将这一凝胶在140℃条件下晶化24天,再经过滤、洗涤,在120℃条件下干燥两小时,即得所说的晶体。其XRD晶相图见附图1,说明制备的样品为EUO结构。
实施例2
将4.08g异丙醇铝溶解于26.41g正硅酸丙酯中,然后加入二羟基己烷双胺溶液50.08g中,连续机械搅拌并加热,直到所有的丙醇挥发,再按配比补充足量的水,最后缓慢加入2gHF(40重%),搅拌直到形成一种共凝胶,凝胶组成为0.2R∶SiO2∶0.1Al2O3∶0.4F-1∶50H2O,将这一凝胶在170℃条件下晶化10天,再经过滤、洗涤,在120℃条件下干燥两小时,其XRD晶相图具有附图1的特征。
实施例3
将2.04g异丙醇铝溶解于26.41g正硅酸丙酯中,然后加入二羟基己烷双胺溶液100.16g中,连续机械搅拌并加热,直到所有的丙醇挥发,再按配比补充足量的水,最后缓慢加入5gHF(40重%),搅拌直到形成一种共凝胶,凝胶组成为0.4R∶SiO2∶0.05Al2O3∶1.0F-1∶50H2O,将这一凝胶在200℃条件下晶化2天,再经过滤、洗涤,在120℃条件下干燥两小时,所得晶体的XRD晶相图具有附图1的特征。
实施例4
将3.84g异丁醇铝溶解于31.35g正硅酸丁酯中,然后加入二羟基己烷双胺溶液100.16g中,连续机械搅拌并加热,直到所有的丁醇挥发,再按配比补充足量的水,加入质量为SiO2的20%的MFI结构分子筛作为晶种,最后缓慢加入5.78gNH4F(96重%),搅拌直到形成一种共凝胶,凝胶组成为0.1R∶SiO2∶0.08Al2O3∶1.5F-1∶8H2O,将这一凝胶在140℃条件下晶化21天,再经过滤、洗涤,在120℃条件下干燥两小时,所得晶体的XRD晶相图具有附图1的特征。
实施例5
将0.48g异丁醇铝溶解于21.46g正硅酸乙酯中,然后加入二羟基己烷双胺溶液72.62g中,连续机械搅拌并加热,直到所有的乙醇和丁醇挥发,再按配比补充足量的水,加入质量为SiO2的10%的FAU结构分子筛作为晶种,最后缓慢加入10gHF(40重%),搅拌直到形成一种共凝胶,凝胶组成为0.29R∶SiO2∶0.01Al2O3∶2F-1∶80H2O,将这一凝胶在180℃条件下晶化5天,再经过滤、洗涤,在120℃条件下干燥两小时,所得晶体的XRD晶相图具有附图1的特征。
实施例6
将2.45g异丙醇铝溶解于21.46g正硅酸乙酯中,然后加入二羟基己烷双胺溶液125.21g中,连续机械搅拌并加热,直到所有的乙醇和丙醇挥发,再按配比补充足量的水,加入质量为SiO2的4%的实施例1分子筛作为晶种,最后缓慢加入5.14gNaF(98重%),搅拌直到形成一种共凝胶,凝胶组成为0.5R∶SiO2∶0.06Al2O3∶1.2F-1∶30H2O,将这一凝胶在170℃条件下晶化8天,再经过滤、洗涤,在120℃条件下干燥两小时,所得晶体得XRD晶相图见附图2。
实施例7
合成凝胶与实施例1相同,将这一凝胶在210℃条件下晶化1天,再将其在140℃条件下晶化2天,再经过滤、洗涤,在120℃条件下干燥两小时,所得晶体的XRD晶相图具有附图1的特征。
实施例8
将上述实施例1的分子筛在550℃条件下分别焙烧6小时,20小时和48小时,然后做XRD分析,均保持附图1的特征,说明其热稳定性良好。
实施例9
将上述实施例1的分子筛在800℃/100%水蒸气条件下分别老化4小时和17小时,然后做XRD分析,说明其水热稳定性。
800℃/100%水蒸气条件下老化4小时的样品的谱图见附图3;800℃/100%水蒸气条件下老化17小时的样品具有谱图3的特征。老化实验表明本方法制备的分子筛具有良好的水热稳定性。
实施例10
采用美国Nicolet公司5MX傅立叶变换红外光谱仪测定分子筛的B酸、L酸,实施例1所得的分子筛测定结果如下:
表
数据实施例编号 | 200℃ | 350℃ | ||
吸光度/(克/厘米<sup>2</sup>) | ||||
L酸 | B酸 | L酸 | B酸 | |
1 | 7.8 | 5.6 | 7.9 | 5.0 |
2 | 13.4 | 11.7 | 13.6 | 11.2 |
3 | 9.8 | 7.6 | 9.9 | 7.3 |
4 | 10.2 | 8.5 | 10.4 | 8.1 |
5 | 8.1 | 5.9 | 8.2 | 5.3 |
6 | 9.5 | 7.4 | 9.7 | 6.7 |
7 | 7.7 | 5.6 | 7.8 | 4.9 |
从表中数据可以说明,本发明方法制备的分子筛具有良好的酸性特征。
Claims (4)
1.一种EUO结构硅铝分子筛的制备方法,其特征在于该方法是将铝源和硅源在模板剂R的水溶液中水解,在30~100℃下使其中的醇完全挥发,加入氟化物,得到摩尔配比为(0.05~0.7)R∶(0.01~0.2)Al2O3∶SiO2∶(0.4~2)F-1∶(2~100)H2O的反应混合物;在120~220℃的条件下晶化1小时到30天,然后回收产品,其中所说的铝源选自异丙醇铝或异丁醇铝,所说的硅源选自硅酸四乙酯、硅酸四丙酯或硅酸四丁酯,所说的模板剂R为二羟基己烷双胺,所说的氟化物选自氢氟酸、碱金属的氟化物和氟化铵中的一种或几种。
2.按照权利要求1的方法,所说反应混合物的摩尔配比为(0.2~0.4)R∶(0.01~0.1)Al2O3∶SiO2∶(0.4~2)F-1∶(5~50)H2O。
3.按照权利要求1的方法,在反应混合物中加入以反应混合物中SiO2重量计的0.5~20%的晶种,所说的晶种选自LTA、LTL、FAU、MOR、MAZ、OFF、FER、ERI、BEA、MFI、MTW、MTT、LEV、TON、NES或ITH结构的分子筛。
4.按照权利要求3的方法,所说晶种为LTA、FAU、MOR或MFI结构分子筛。
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