CN108675316A - 一种片状sapo-34分子筛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种片状SAPO‑34分子筛的制备方法，将立方形SAPO‑34分子筛与异丙胺的水溶液混合，然后在140～180℃下水热处理1～7天，冷却后洗涤、干燥，即得片状SAPO‑34分子筛；通过控制异丙胺浓度、反应温度和时间获得以获得厚度可控的上述片状SAPO‑34分子筛。本发明所述的方法，在立方形SAPO‑34分子筛的基础上，通过控制异丙胺浓度、反应温度和时间，达到制备不同厚度片状SAPO‑34分子筛的目的。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂，具体而言，是一种片状SAPO-34分子筛的制备方法。
背景技术
1984年，UCC公司的Lok等首次公开了13种由[SiO2]、[AlO2]-和[PO2]+四面体单元构成的具有小孔、中孔或大孔的硅铝磷(SAPO-n)分子筛，n代表分子筛结构类型。SAPO-n分子筛的孔道结构从六元环至十二元环，孔径在0.3～0.8nm之间，同时给出了SAPO-34分子筛的XRD图谱，其2θ值，d值和相对强度见下表1。
表1：SAPO-34分子筛的XRD图
SAPO-34分子筛骨架结构为CHA型，属于三方晶系，晶胞参数a＝b＝1.3675nm，c＝1.4767nm；α＝β＝90.000°，γ＝120.000°。其骨架结构由双六元环通过四元环链接而成的层状结构，且以ABC顺序堆积，形成一系列规整的椭球形笼(1×0.7nm)，这些椭球形笼通过八元环窗口(0.38×0.38nm)相互连接形成三维孔道。其中八元环的形状可能为椭圆、圆形或起皱形，孔口大小随八元环的形状变化而变化，有效直径为0.43～0.50nm,孔体积为0.42cm3/g,属于小孔径分子筛。
SAPO-34分子筛具有良好的热稳定性和水热稳定性，可以调变的酸性强度和数量等等。SAPO-34分子筛因其独特的理化性能，在吸附分离、工业催化(烷烃氧化脱氢制烯烃、氮氧化物选择性还原、含氧化合物制烯烃)等领域有潜在的应用价值，特别是对酸催化小分子反应具有较好的择形选择性，目前是MTO(甲醇转化制烯烃)的首选催化剂。
当前使用SAPO-34为催化剂的MTO反应工艺面临着催化剂易于产生严重积碳、堵塞孔道，从而导致迅速失活等问题。因此人们一直在尝试采用不同方法对SAPO-34分子筛进行改性，以期延长催化剂的寿命。整体思路有两个方面，一方面是减弱强酸中心的强度和减少强酸中心的数量，控制SAPO-34分子筛骨架中的硅含量和硅分布，能够有效调节SAPO-34分子筛的酸性质。另一方面是提高催化剂的扩散性能，目前主要有两种方法，一种是合成小晶粒SAPO-34分子筛，减小SAPO-34分子筛的粒径，可以缩短催化剂内孔道长度，利于低碳烯烃产物的扩散，有效缓解其聚合结焦，进而延长催化剂寿命。然而该方法存在固液分离难的问题。另一种方法是提高SAPO-34分子筛扩散性能的方法是合成薄片状SAPO-34分子筛，该方法不仅解决了小晶粒SAPO-34分子筛难于固液分离的问题，还缩短了反应物分子或产物分子的扩散自由程，进而优化了SAPO-34分子筛的催化性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种片状SAPO-34分子筛的制备方法，至少达到所述片状分子筛厚度可调、可控的目的。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种片状SAPO-34分子筛的制备方法，将立方形SAPO-34分子筛与异丙胺的水溶液混合，然后在140～180℃下水热处理1～7天，冷却后洗涤、干燥，即得片状SAPO-34分子筛；通过控制异丙胺浓度、反应温度和时间获得以获得厚度可控的上述片状SAPO-34分子筛。
进一步地，所述的加热温度为160℃。
进一步地，所述的加热时间为1～4天。
进一步地，控制异丙胺浓度为20％(V/V)，在160℃水热处理1天，获得厚度为30nm±2nm的片状SAPO-34分子筛。
进一步地，控制异丙胺浓度为20％(V/V)，在160℃水热处理4天，获得厚度为50nm±5nm的片状SAPO-34分子筛。
进一步地，控制异丙胺浓度为33％(V/V)，在160℃水热处理2天，获得厚度为250nm±10nm的片状SAPO-34分子筛。
进一步地，控制异丙胺浓度为33％(V/V)，在160℃水热处理1天，获得厚度为100nm±10nm的片状SAPO-34分子筛。
本发明提供的片状SAPO-34分子筛的制备方法，在立方形SAPO-34分子筛的基础上，通过控制异丙胺浓度、反应温度和时间，达到制备不同厚度片状SAPO-34分子筛的目的。该方法操作简单，重复性好，在理论上可以提供SAPO-34分子筛生成机理的间接证据。
附图说明
图1是实施例1所合成出的片状SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图。
图2是实施例2所合成出的片状SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图。
图3是实施例3所合成出的片状SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图。
图4是实施例4所合成出的片状SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图。
图5是实施例1所合成出的片状SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图。
图6是实施例2所合成出的片状SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图。
图7是实施例3所合成出的片状SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图。
图8是实施例4所合成出的片状SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图。
图9是实施例1-4所采用SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图，其中，
图9-1是实施例1所采用SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图；图9-2是实施例2所采用SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图；图9-3是实施例3所采用SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图；图9-4是实施例4所采用SAPO-34分子筛的X射线衍射(XRD)图。
图10是实施例1-4所采用SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图，其中，
图10-1是实施例1所采用SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图；图10-2是实施例2所采用SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图；图10-3是实施例3所采用SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图；图10-4是实施例4所采用SAPO-34分子筛的扫描电镜(SEM)图。
具体实施方式
本发明一种典型的实施方式提供的片状SAPO-34分子筛的制备方法，将立方形SAPO-34分子筛与异丙胺的水溶液混合，然后在140～180℃下水热处理1～7天，冷却后洗涤、干燥，即得片状SAPO-34分子筛；通过控制异丙胺浓度、反应温度和时间获得以获得厚度可控的上述片状SAPO-34分子筛。
根据以上实施方式，立方形SAPO-34分子筛与异丙胺混合后，转入高压反应釜反应，反应温度在140～180℃内，例如140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，优选的加热温度为160℃；反应时间在1～7天，例如1天、2天、3天、4天、5天、6天或7天，优选的加热时间为1～4天。
本发明的发明构思是在立方形SAPO-34分子筛的基础上，通过控制异丙胺浓度、反应温度和时间，制备不同厚度片状SAPO-34分子筛，例如以下提供的一些相对具体的实施方式。
控制异丙胺浓度为20％(V/V)，在160℃水热处理1D。获得厚度为30nm±2nm的片状SAPO-34分子筛。
控制异丙胺浓度为20％(V/V)，在160℃水热处理4D。获得厚度为50nm±5nm的片状SAPO-34分子筛。
控制异丙胺浓度为33％(V/V)，在160℃水热处理2D。获得厚度为250nm±10nm的片状SAPO-34分子筛。
控制异丙胺浓度为33％(V/V)，在160℃水热处理1D。获得厚度为100nm±10nm的片状SAPO-34分子筛。
下面通过一些实施例对本发明要求保护的技术方案作进一步说明。但是，实施例是用于解释本发明实施方案，并不超出本发明主题的范围，本发明保护范围不受所述实施例的限定。除非另作特殊说明，本发明中所用材料、试剂均可从本领域商业化产品中获得。
实施例1
将11.5ml异丙胺溶解到55ml水中，然后加入0.85g SAPO-34分子筛，搅拌均匀后将其装入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在160℃水热处理1D。冷却后过滤、洗涤和室温干燥后即得厚度为30nm左右的片状SAPO-34分子筛。其中图-1为产物的XRD图，图-5为产物的SEM图。
实施例2
将11.5ml异丙胺溶解到55ml水中，然后加入0.85g SAPO-34分子筛，搅拌均匀后将其装入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在160℃水热处理4D。冷却后过滤、洗涤和室温干燥后即得厚度为50nm左右的片状SAPO-34分子筛。其中图-2为产物的XRD图，图-6为产物的SEM图。
实施例3
将18.1ml异丙胺溶解到55ml水中，然后加入0.85g SAPO-34分子筛，搅拌均匀后将其装入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在160℃水热处理2D。冷却后过滤、洗涤和室温干燥后即得厚度为250nm左右的片状SAPO-34分子筛。其中图-3为产物的XRD图，图-7为产物的SEM图。
实施例4
将18.1ml异丙胺溶解到55ml水中，然后加入0.85g SAPO-34分子筛，搅拌均匀后将其装入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在160℃水热处理1D。冷却后过滤、洗涤和室温干燥后即得厚度为100nm左右的片状SAPO-34分子筛。其中图-4为产物的XRD图，图-8为产物的SEM图。
实施例5
将11.5ml异丙胺溶解到55ml水中，然后加入0.85g SAPO-34分子筛，搅拌均匀后将其装入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在140℃水热处理7D。冷却后过滤、洗涤和室温干燥后即得厚度为80nm左右的片状SAPO-34分子筛。
实施例6
将18.1ml异丙胺溶解到55ml水中，然后加入0.85g SAPO-34分子筛，搅拌均匀后将其装入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180℃水热处理1D。冷却后过滤、洗涤和室温干燥后即得厚度为220nm左右的片状SAPO-34分子筛。
Claims (7)
1.一种片状SAPO-34分子筛的制备方法，其特征在于：将立方形SAPO-34分子筛与异丙胺的水溶液混合，然后在140～180℃下水热处理1～7天，冷却后洗涤、干燥，即得片状SAPO-34分子筛；通过控制异丙胺浓度、反应温度和时间获得以获得厚度可控的上述片状SAPO-34分子筛。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的加热温度为160℃。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的加热时间为1～4天。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制异丙胺浓度为20％(V/V)，在160℃水热处理1天，获得厚度为30nm±2nm的片状SAPO-34分子筛。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制异丙胺浓度为20％(V/V)，在160℃水热处理4天，获得厚度为50nm±5nm的片状SAPO-34分子筛。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制异丙胺浓度为33％(V/V)，在160℃水热处理2天，获得厚度为250nm±10nm的片状SAPO-34分子筛。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制异丙胺浓度为33％(V/V)，在160℃水热处理1天，获得厚度为100nm±10nm的片状SAPO-34分子筛。
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