KR100925851B1 - Preparation method of zeolites with high silica/alumina ratio - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리카 전구체, 알루미나 전구체, 유기아민 주형체 및 물이 포함된 용액을 숙성시켜 제조한 제올라이트 전구체 합성젤과, 상기 합성젤에 10 ∼ 50℃ 범위에서 불용성인 실리카 전구체가 혼합된 제올라이트 합성젤을 수열합성하여, 종래 고가의 유기아민 주형체(template) 및 물의 사용을 현격히 감소시키면서도 다양한 Si/Al비, MFI 또는 *BEA 구조를 갖는 제올라이트를 경제적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a zeolite precursor gel prepared by aging a solution containing a silica precursor, an alumina precursor, an organic amine template and water, and a zeolite synthetic gel in which a silica precursor insoluble in the synthetic gel is mixed in a range of 10 to 50 ℃ The present invention relates to a method for economically preparing zeolites having various Si / Al ratios, MFI or * BEA structures while significantly reducing the use of conventionally expensive organic amine templates and water.

제올라이트, 합성, 유기아민 주형체, 숙성 젤 Zeolite, Synthetic, Organoamine Template, Aging Gel

Description

높은 실리카/알루미늄 비를 갖는 제올라이트의 제조방법{Preparation method of zeolites with high silica/alumina ratio}Preparation method of zeolites with high silica / aluminum ratio

본 발명은 제올라이트 합성에 사용되는 고가의 유기아민 주형체(template) 및 물의 사용을 최소화하면서도 다양한 Si/Al비를 가지면서 적당한 결정크기(0.05 ∼ 5 ㎛) 갖는 제올라이트를 경제적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for economically preparing a zeolite having an appropriate crystal size (0.05 to 5 μm) with various Si / Al ratios while minimizing the use of expensive organic amine templates and water used for the synthesis of zeolites. will be.

제올라이트 A, X, Y, KL, 카바자이트(chabazite) 등과 같은 낮은 실리카 함량을 갖는 제올라이트들은 일반적으로 합성시 유기아민 주형체의 사용 없이 합성이 가능하다. 일반적으로 높은 실리카 함량을 갖는 지에스엠-5(ZSM-5)나 베타(beta) 제올라이트들의 경우는 유기아민 주형체를 사용함으로서 합성이 가능하며 특수한 합성조건이나 일부 극히 제한된 Si/Al 비에서는 유기아민 주형체 사용없이도 일부 합성이 가능하다고 알려져 있으나, 실제 높은 Si/Al 비를 갖는 제올라이트의 합성은 유기아민 주형체를 반드시 사용해야만 합성이 가능하다는 것으로 알려져 있다. Zeolites with low silica content, such as zeolites A, X, Y, KL, chabazite and the like, are generally capable of synthesis without the use of organic amine templates in the synthesis. Generally, ZSM-5 or beta zeolites with high silica content can be synthesized by using organic amine templates, and organic amines under special synthesis conditions or some extremely limited Si / Al ratios. It is known that some synthesis is possible without the use of a template, but the synthesis of zeolite having a high Si / Al ratio is known to be possible only by using an organic amine template.

유기아민 주형체는 일반적으로 가격이 비싸며, 특히 상업적으로 중요한 ZSM-5의 합성의 경우 가격이 비싼 4차 아민인 테트라프로필암모니움(tetrapropylammonium) 이온을 널리 사용하며, 베타 제올라이트 경우도 가격이 비싼 테트라에틸암모니움(tetraethylammonium) 이온을 사용하여 합성이 수행되므로 제올라이트 가격이 비싸지게 된다. Organoamine templates are generally expensive and use tetrapropylammonium ions, which are expensive quaternary amines, especially in the synthesis of commercially important ZSM-5, and in the case of beta zeolites, Since the synthesis is performed using tetraethylammonium ions, the zeolite price becomes expensive.

대한민국 특허 등록 제0511638호는 ZSM-5계 제올라이트를 수열합성함에 있어서 다공질 실리카 담체를 수산화 나트륨 수용액으로 처리하여 다공질 실리카 담체의 기공 내부를 활성화시킨 실리카원에 알루민산나트륨 수용액을 흡수시켜서 상기 활성화된 실리카원과 알루미나원을 기공내에서 결합하게 하여 하이드로겔화시킴으로써 미세하고 균일한 ZSM-5 결정 입자를 합성하는 방법을 제시하고 있다. 이는 다공질 실리카 담체의 기공 내에 포획된 ZSM-5 결정 입자의 단결정 성장은 억제시키고 다결정상의 ZSM-5 응집체를 생성시킴으로써 ZSM-5계 제올라이트의 제조하여 수율을 향상시키며, 제조 후 여과효율을 개선시킬 수 있는 개선된 ZSM-5계 제올라이트의 제조방법을 기술하고 있으나 유기아민 주형체의 사용을 하지 않아 제한된 Si/Al 범위의 ZSM-5만 합성이 가능하다. Republic of Korea Patent Registration No. 0511638 is the activated silica by absorbing the aqueous sodium aluminate solution into the silica source that activated the inside of the pores of the porous silica carrier by treating the porous silica carrier with aqueous sodium hydroxide solution in the hydrothermal synthesis of ZSM-5 zeolite A method of synthesizing fine and uniform ZSM-5 crystal grains by allowing a circle and an alumina source to bind in pores and hydrogelize them is proposed. This suppresses the single crystal growth of ZSM-5 crystal grains trapped in the pores of the porous silica carrier and produces the ZSM-5 aggregates of the polycrystalline phase, thereby improving the yield of the ZSM-5 zeolite and improving the filtration efficiency after the preparation. The present invention describes a method for preparing an improved ZSM-5-based zeolite, but only ZSM-5 in a limited Si / Al range can be synthesized without using an organic amine template.

미국 특허 등록 제7244409호는 8 ∼ 45의 Si/Al 원자비율 및 매우 작은 일차 미소결정을 갖는 제올라이트 제조방법으로, Al 원과 유기 템플레이트는 열수 조건 하에서 반응하여 Si/Al 원자비율이 9 ∼ 50이 되고 일차 미소결정의 장축과 단축간의 비율은 1.0 ∼ 1.5:1이고, 모액으로부터 분리하지 않고 최초 배치로부터 10 ∼ 100 nm의 평균 입자크기를 갖는 종자 결정의 존재 하에서 반응이 수행됨을 특징으 로 하는 MFI구조를 갖는 제올라이트 제조를 기술하고 있다. 그러나, 유기아민 주형체인 테트라프로필암모늄 브로마이드를 통상의 ZSM-5 제조에서 마찬가지로 과량으로 사용하였다.U.S. Patent No.7244409 describes a method for preparing zeolites having an Si / Al atomic ratio of 8 to 45 and very small primary microcrystals. The Al source and the organic template are reacted under hydrothermal conditions so that the Si / Al atomic ratio is 9-50. MFI, characterized in that the ratio between the major and minor axes of the primary microcrystals is 1.0 to 1.5: 1 and the reaction is carried out in the presence of seed crystals having an average particle size of 10 to 100 nm from the initial batch without separation from the mother liquor. A zeolite preparation having a structure is described. However, tetrapropylammonium bromide, an organic amine template, was likewise used in excess in conventional ZSM-5 preparation.

미국 특허 등록 제5783321호는 니들형 응집체를 포함하는 결정성 텍토실리케이트 ZSM-5 제올라이트를 제조에 관한 것으로 니들형 제올라이트를 합성하기 위해 K 이온을 사용하고, 유기아민 주형체로 1, 6-디아미노헥산을 사용하고 있다.U.S. Patent No. 5783321 relates to the preparation of crystalline tetosilicate ZSM-5 zeolites comprising needle-like aggregates, using K ions to synthesize needle-type zeolites, and 1, 6-diaminohexane as organic amine template. I'm using

대한민국 특허 등록 제0173439호는 저온-상압하에서 합성이 가능하도록 M2O(M은 알칼리 금속이온 또는 알칼리 토금속이온) 5 ∼ 12 몰, 테트라프로필암모니움 브로마이드(TPABr) 1 ∼ 10 몰, H2O 2,000 ∼ 5,000 몰, Al2O3과 SiO2(SiO2/Al2O3= 25 ∼ ∞)의 조성비에서 제올라이트 합성 및 제조 방법에 대해 기술하고 있다.Republic of Korea Patent Registration No. 0173439 is 5-12 mol M2O (M is alkali metal ions or alkaline earth metal ions), 1-10 mol of tetrapropylammonium bromide (TPABr), H 2 O 2,000- A method for synthesizing and preparing zeolites is described at a composition ratio of 5,000 mol, Al 2 O 3 and SiO 2 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 25 to ∞).

대한민국 특허 등록 제0165014호는 섬유상 제올라이트 ZSM-5 및 그 제조 방법에 관한 것으로서 나노미터 크기의 ZSM-5를 합성하고 이를 건조시켜 투광성이 좋은 섬유상 제올라이트를 제조하는 방법에 대해 기술하고 있으며 고함량의 테트라프로필암모늄 하이드록사이드를 유기아민 주형체로 사용하였다.Republic of Korea Patent Registration No. 0165014 relates to fibrous zeolite ZSM-5 and a method for manufacturing the same, and describes a method for producing a light-transmissive fibrous zeolite by synthesizing and drying nanometer-sized ZSM-5, Tetra of high content Propylammonium hydroxide was used as the organic amine template.

본 발명은 종래의 고가인 유기아민 주형체를 다량 사용하거나, 상기 유기아 민 주형체를 사용하지 않을 경우 극히 제한적인 합성조건(Si/Al 비 등)에서 수행되어 제조된 제올라이트의 결정의 크기가 너무 커서 촉매 등으로 사용하기에 부적합한 문제를 개선하기 위하여 제안된 것이다. 즉, 다양한 Si/Al비를 가지면서 적당한 결정크기(0.05 ∼ 5 ㎛) 갖는 제올라이트를 값비싼 유기아민 주형체의 사용을 최소화함으로서 경제적으로 제올라이트 합성하는 방법을 제시한다.According to the present invention, when a large amount of conventional expensive organic amine template is used or the organic amine template is not used, the crystal size of the zeolite prepared by performing extremely limited synthetic conditions (Si / Al ratio, etc.) It is proposed to improve a problem that is too large to be used as a catalyst or the like. In other words, the present invention provides a method for economically preparing zeolites by minimizing the use of expensive organic amine templates for zeolites having various Si / Al ratios and suitable crystal sizes (0.05 to 5 μm).

본 발명은 실리카 전구체 1몰, 유기아민 주형체 0.05 ∼ 0.5 몰비, 및 물 5 ∼ 200 몰비를 숙성시켜 제올라이트 전구체 합성젤을 제조하는 1단계와, 상기 제조된 제올라이트 전구체 합성젤과, 상기 1단계에서 제조된 합성젤에 10 ∼ 50 ℃ 범위에서 불용성인 실리카 전구체가 혼합된 제올라이트 합성젤을 수열합성하여 제올라이트를 제조하는 2단계를 포함하여 이루어진 제올라이트의 제조방법에 그 특징이 있다.The present invention is a step of preparing a zeolite precursor synthetic gel by aging a 1 mole of silica precursor, 0.05 to 0.5 molar ratio of organic amine template, and 5 to 200 molar ratio of water, the zeolite precursor synthetic gel prepared above, and in the first step There is a characteristic of the method for preparing zeolite comprising two steps of preparing a zeolite by hydrothermally synthesizing a zeolite synthetic gel mixed with an insoluble silica precursor in a range of 10 to 50 ℃ prepared synthetic gel.

본 발명은 유기아민 주형체 및 물을 함유하여 숙성된 제올라이트 전구체 합성젤과 특정의 실리카가 혼합된 제올라이트 합성젤을 수열합성법으로 제올라이트를 제조하여, 종래에 비해 고가의 유기아민의 사용량을 획기적으로 줄이면서 동시에 높은 Si/Al 비율을 가진 MFI 또는 *BEA 구조를 갖는 제올라이트를 경제적으로 제조가 가능하다.The present invention is to prepare a zeolite by using a hydrothermal synthesis method of a zeolite precursor synthetic gel mixed with an organic amine template and water and a zeolite synthetic gel mixed with a specific silica, significantly reducing the amount of use of expensive organic amine compared to the conventional At the same time, it is possible to economically manufacture zeolites having MFI or * BEA structures with high Si / Al ratios.

또한, 상기 특정의 실리카는 숙성하여 제조된 제올라이트 전구체 합성젤에 상온에서 불용성이므로 제올라이트 합성 혼합물의 물 함유량을 기존 방법에 비해 획기적으로 줄일 수 있어 제올라이트 합성혼합물 단위 부피당 얻을 수 있는 제올라이트 무게를 증대할 수 있으므로 기존의 제올라이트 합성 반응기에 비해 작은 반응기를 사용하더라도 높은 제올라이트 생산성을 얻을 수 있다.In addition, since the specific silica is insoluble in the zeolite precursor synthetic gel prepared by aging, the water content of the zeolite synthesis mixture can be drastically reduced compared to the conventional method, thereby increasing the zeolite weight obtained per unit volume of the zeolite composite mixture. Therefore, high zeolite productivity can be obtained even when using a smaller reactor than the conventional zeolite synthesis reactor.

본 발명은 유기아민 주형체 및 물을 함유하여 숙성된 제올라이트 전구체 합성젤과 특정의 실리카를 사용하여 제올라이트를 제조하는 방법이다.The present invention is a method for producing a zeolite using a zeolite precursor synthetic gel aged with an organic amine template and water and specific silica.

보다 구체적으로 설명하면, 유기아민 주형체를 포함하는 염기성 수용액에 실리카 전구체를 넣고 숙성하여 미세 제올라이트 전구체 합성젤을 형성시킨다. 이후에 상기 제올라이트 전구체 합성젤에 대하여 10 ∼ 50 ℃ 범위에서 불용성을 갖는 실리카 전구체를 넣고 수열합성을 하는 것이다. 상기 수열합성을 위하여 온도를 상승시키게 되면 제올라이트 전구체 합성젤로부터 제올라이트 결정화가 일어남과, 동시에 불용성인 이들 원들이 녹기 시작하여 제올라이트 결정의 성장에 구성물질(nutrient)로 작용하게 되어 지극히 소량의 유기아민 주형체하에서도 제올라이트의 제조가 가능한 것이다.In more detail, a silica precursor is added to a basic aqueous solution containing an organic amine template and aged to form a fine zeolite precursor synthetic gel. Thereafter, a silica precursor having an insolubility in the range of 10 to 50 ° C. is added to the zeolite precursor synthetic gel to hydrothermally synthesize the gel. When the temperature is increased for the hydrothermal synthesis, zeolite crystallization occurs from the zeolite precursor synthetic gel, and at the same time, these insoluble sources start to melt and act as nutrients to the growth of the zeolite crystals. It is possible to manufacture zeolite even under the shape.

이때, 숙성된 제올라이트 전구체 합성젤에 대하여 상온에서 용해성이 있는 실리카 전구체를 사용하게 되면 이들이 혼합되면서 제올라이트 전구체 합성젤의 pH가 떨어져 제올라이트 합성이 일어나지 않게 된다. 이는 실리카 전구체가 염기 성 용액에 녹게 되면 실리식이온(silicic ion)이 되어 용액의 pH를 떨어뜨리는 역할을 하여 제올라이트 결정화가 일어나기에 부적합한 상태가 되는 것이다. 즉, 실리식이온(silicic ion)이 응축(condensation) 또는 결정화가 되면 pH는 올라가게 되므로 제올라이트를 구성하는 실리카 전구체인 합성젤에 대하여 불용성을 가지는 실리카 전구체의 용해와, 함께 제올라이트 결정화가 동시에 진행되어 제올라이트 합성 시 pH는 거의 일정하게 유지되므로 소량의 유기아민 주형체에서도 제올라이트의 합성이 가능하게 된다.At this time, when using a silica precursor that is soluble at room temperature with respect to the aged zeolite precursor synthetic gel, the zeolite synthesis does not occur because the pH of the zeolite precursor synthetic gel is dropped while they are mixed. This is because when the silica precursor is dissolved in the basic solution, it becomes silicic ion and serves to lower the pH of the solution, which is not suitable for zeolite crystallization to occur. In other words, when the silicic ion is condensation or crystallization, the pH is increased, so that the zeolite crystallization proceeds simultaneously with the dissolution of the silica precursor having insolubility for the synthetic gel which is the silica precursor constituting the zeolite. Since the pH is almost constant during zeolite synthesis, the synthesis of zeolite is possible even in a small amount of organic amine template.

뿐만 아니라, 상기 불용성의 실리카 전구체를 사용하게 되므로 소량의 물의 사용으로 합성이 가능하게 되는 것이다.In addition, since the insoluble silica precursor is used, the synthesis is possible by using a small amount of water.

이하. 본 발명에 따른 제올라이트를 제조하는 방법으로 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Below. Looking in more detail as a method for producing a zeolite according to the present invention.

먼저, 실리카 전구체, 유기아민 주형체 및 물을 혼합한 후, 숙성시켜 제올라이트 전구체 합성젤을 제조한다.First, a silica precursor, an organic amine template and water are mixed, and then aged to prepare a zeolite precursor synthetic gel.

상기 실리카 전구체와, 유기아민 주형제는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않는다. 구체적으로, 실리카 전구체는 테트라알킬오르소실리케이트, 실리카 졸, 실리카 겔, 소디움 실리케이트, 흄드 실리카 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. The silica precursor and the organic amine template are generally used in the art and are not particularly limited. Specifically, the silica precursor may use tetraalkyl orthosilicate, silica sol, silica gel, sodium silicate, fumed silica, or mixtures thereof.

상기 유기아민 전구체는 테트라알킬암모늄 및 테트라알킬암모늄 전구체를 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 알킬기의 탄소수가 1 ∼ 6 범위의 테트라알킬암모늄으로, 테트라알킬암모늄의 할로겐화물, 또는 테트라알킬암모늄의 수산화물을 사 용하는 것이 좋다. Tetraalkylammonium and tetraalkylammonium precursors may be used as the organic amine precursor. Preferably, tetraalkylammonium having an alkyl group of 1 to 6 carbon atoms may be used, using a halide of tetraalkylammonium or a hydroxide of tetraalkylammonium. It is good to use.

일반적으로 테트라알킬암모늄의 할로겐화물, 구체적으로 염화물, 브롬화물, 플로로화물 등은 제올라이트 합성젤의 낮은 산성도로서 제올라이트 합성에 적합지 않아 부가적으로 수산화나트륨(NaOH)나 암모니아와 같은 염기를 첨가하여 pH를 조절하는 것이 바람직하다.In general, halides of tetraalkylammonium, specifically chloride, bromide, and fluoride, are low acidity of the zeolite synthetic gel, which is not suitable for zeolite synthesis, and additionally, by adding a base such as sodium hydroxide (NaOH) or ammonia, It is desirable to control the.

이러한 유기아민 전구체는 실리카 전구체(Si 기준) 1 몰에 대하여 0.05 ∼ 0.5 몰비, 바람직하기로는 0.1 ∼ 0.3 몰비 범위로 사용되는 바, 상기 사용량이 0.05 몰비 미만이면 유기아민 주형체의 양이 적어 미세 제올라이트 결정 형성이 어렵고, 0.5 몰비를 초과하는 경우에는 값비싼 유기아민 주형체의 과다사용에 의한 제올라이트 제조 원가가 비싸지는 문제가 발생함으로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.The organic amine precursor is used in the range of 0.05 to 0.5 molar ratio, preferably 0.1 to 0.3 molar ratio with respect to 1 mole of the silica precursor (Si-based). If the amount is less than 0.05 molar ratio, the amount of the organic amine template is small and fine zeolite In the case where crystal formation is difficult and exceeds 0.5 molar ratio, it is preferable to maintain the above range because a problem of expensive production of zeolite due to overuse of an expensive organic amine template occurs.

또한, 물은 실리카 전구체 1 몰에 대하여 5 ∼ 200 몰비, 바람직하기로는 10 ∼ 100 몰비 범위로 사용되는 바, 상기 사용량이 5 몰비 미만이면 실리카 전구체를 충분히 녹일 수 없으며, 200 몰비를 초과하는 경우에는 과다한 물의 사용에 따른 염기의 희석 효과에 의한 미세 제올라이트 결정 형성에 문제가 발생함으로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.In addition, water is used in a range of 5 to 200 molar ratios, preferably 10 to 100 molar ratios, per mole of the silica precursor. If the amount is less than 5 molar ratios, the silica precursor cannot be sufficiently dissolved. It is preferable to maintain the above range because a problem occurs in the formation of fine zeolite crystals due to the dilution effect of the base due to the use of excess water.

추가적으로 제올라이트 골격에 알루미늄을 도입하고 제올라이트 전구체 합성젤의 pH를 10 ∼ 13 범위로 맞추기 위하여 알루미늄 전구체 및 알칼리 금속 전구체를 혼합 사용할 수 있다. 상기 알루미늄 전구체 및 알칼리 금속의 전구체는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으며, 각각 사용하거 나, 이들을 함유된 화합물을 사용할 수 있다. 상기 알칼리 금속 전구체는 나트륨 이온이 함유된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 알루미늄알콕사이드, 소듐설페이트, 소듐하이드록사이드 등을 각각 사용하거나, 소듐알루미네이트 등을 혼합하여 사용할 수 있다. In addition, in order to introduce aluminum into the zeolite skeleton and to adjust the pH of the zeolite precursor synthetic gel to a range of 10 to 13, an aluminum precursor and an alkali metal precursor may be mixed. The aluminum precursor and the precursor of the alkali metal are generally used in the art, and are not particularly limited, and each of them may be used, or a compound containing them may be used. It is preferable to use the alkali metal precursor containing sodium ions. That is, aluminum alkoxide, sodium sulfate, sodium hydroxide, etc. may be used, respectively, or it may mix and use sodium aluminate.

이상과 같은 제올라이트 전구체 합성젤은 제조하고자 하는 제올라이트의 구조에 따라 유기아민 주형체의 종류 및 성분 함량이 상이하다.The zeolite precursor synthetic gel as described above is different in type and component content of the organic amine template according to the structure of the zeolite to be prepared.

구체적으로, MFI 구조의 합성젤의 경우에는 유기아민 전구체로 테트라프로필암모늄 및 이의 전구체를 사용하고, 합성젤의 성분 함량은 Si/Al 몰비는 10 ∼ ∞(Si로만 구성), 바람직하기로는 30 ∼ ∞(Si로만 구성) 범위; Na/Si 몰비는 0 ∼ 0.3, 바람직하기로는 0 ∼ 0.2; 유기아민 주형체/Si 몰비는 0.05 ∼ 0.5, 바람직하기로는 0.1 ∼ 0.3; H2O/Si 몰비는 5 ∼ 200, 바람직하기로는 15 ∼ 100를 유지한다.Specifically, in the case of a synthetic gel having an MFI structure, tetrapropylammonium and a precursor thereof are used as the organic amine precursor, and the component content of the synthetic gel has a Si / Al molar ratio of 10 to ∞ (consisting only of Si), preferably 30 to ∞ (consisting of Si only) range; Na / Si molar ratio is 0-0.3, Preferably it is 0-0.2; The organic amine template / Si molar ratio is 0.05 to 0.5, preferably 0.1 to 0.3; The H 2 O / Si molar ratio is 5 to 200, preferably 15 to 100.

또한, 베타구조를 갖는 경우에는 합성젤의 경우에는 테트라에틸암모늄 및 이의 전구체를 사용하고, 합성젤의 성분 함량은 Si/Al 몰비는 10 ∼ ∞(Si로만 된), 바람직하기로는 30 ∼ ∞ 범위; Na/Si 몰비는 0 ∼ 0.3, 바람직하기로는 0.05 ∼ 0.2; 유기아민 주형체/Si 몰비는 0.05 ∼ 0.5, 바람직하기로는 0.1 ∼ 0.4; H2O/Si 몰비는 5 ∼ 200, 바람직하기로는 15 ∼ 50을 유지한다.In case of having a beta structure, tetraethylammonium and a precursor thereof are used in the case of the synthetic gel, and the component content of the synthetic gel has a Si / Al molar ratio of 10 to ∞ (only of Si), preferably in the range of 30 to ∞. ; Na / Si molar ratio is 0-0.3, Preferably it is 0.05-0.2; The organic amine template / Si molar ratio is 0.05 to 0.5, preferably 0.1 to 0.4; The H 2 O / Si molar ratio is 5 to 200, preferably 15 to 50.

상기 숙성은 20 ∼ 120 ℃ 범위에서 수행하여 나노크기의 제올라이트 전구체 합성젤을 제조하는 바, 온도가 20 ℃ 미만이면 나노 제올라이트의 형성에 시간이 너무 오래 걸리고, 120 ℃를 초과하는 경우에는 제올라이트 결정이 너무 크게 성장하므로 결정핵으로 사용하기에 부적합한 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.The aging is carried out in the range of 20 to 120 ℃ to prepare a nano-sized zeolite precursor synthetic gel, when the temperature is less than 20 ℃ takes too long to form the nano zeolite, when the zeolite crystals are over 120 ℃ It is desirable to maintain this range because it grows so large that problems unsuitable for use as crystal nuclei arise.

상기에서 제조된 제올라이트 전구체 합성젤은 SiO2 1몰 : Al2O3 0 ∼ 0.05 몰비 : 유기아민 주형체 0.05 ∼ 0.5 몰비 : 알칼리 금속 산화물 0 ∼ 0.3 몰비 : H2O 5 ∼ 200 몰비를 유지한다. The zeolite precursor synthetic gel prepared above maintains a molar ratio of SiO 2 in 1 mol: Al 2 O 3 0-0.05 molar ratio: organic amine template 0.05-0.5 molar ratio: alkali metal oxide 0-0.3 molar ratio: H 2 O 5-200 molar ratio. .

다음으로 상기 제조된 제올라이트 전구체 합성젤과, 상기 제조된 제올라이트 전구체 합성젤에 10 ∼ 50 ℃ 범위에서 불용성인 실리카 전구체가 혼합된 제올라이트 합성젤을 수열합성하여 제올라이트를 제조한다.Next, a zeolite is prepared by hydrothermally synthesizing the prepared zeolite precursor synthetic gel and the zeolite synthetic gel mixed with an insoluble silica precursor in a range of 10 to 50 ° C. in the prepared zeolite precursor synthetic gel.

상기에서 숙성하여 제조된 제올라이트 전구체 합성젤에 상기 10 ∼ 50 ℃범위, 바람직하기로는 10 ∼ 30 ℃에서 불용성인 실리카 전구체를 사용하여 수열합성하는 것에 기술구성상의 특징이 있다. 즉, 제올라이트 전구체 합성젤에 사용되는 실리카 전구체는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정이 요구되지는 않으나, 이러한 합성젤과 혼합하여 수열합성을 수행하는 실리카 전구체는 상기 온도에서 합성젤과에 불용성인 것만을 사용하여야 한다. 이러한 불용성인 실리카 전구체도 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 실리카 졸, 실리카 겔, 및 흄드 실리카 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 실리카 전구체 자체는 용해성을 가지나 건조, 소성 및 분쇄 방법으로 불용성 실리카로 전환된 것을 사용하여도 무방하다. 구체적으로 테트라알킬 오르 소실리케이트 자체로는 용해성을 가져 사용할 수 없으나, 이를 가수분해한 후 건조, 소성 및 분쇄 과정을 거치면 불용성인 실리카가 되므로 이는 사용이 가능하게 된다.The hydrothermal synthesis using the insoluble silica precursor in the range of 10 to 50 ℃, preferably 10 to 30 ℃ in the zeolite precursor synthetic gel prepared by the aging is characterized in the technical configuration. That is, the silica precursor used in the zeolite precursor synthetic gel is generally used in the art and is not particularly limited, but the silica precursor mixed with the synthetic gel to perform hydrothermal synthesis is insoluble in the synthetic gel at the above temperature. Should be used only. Such insoluble silica precursors are also generally used in the art, but are not particularly limited, but silica sol, silica gel, and fumed silica or mixtures thereof may be used. In addition, although the silica precursor itself has solubility, what was converted into insoluble silica by the drying, baking, and grinding method may be used. Specifically, tetraalkyl orthosilicate cannot be used to have solubility by itself, but when it is hydrolyzed and then dried, calcined, and pulverized, it becomes insoluble silica, and thus it can be used.

이의 제조 단계에서도 추가적으로 제올라이트에 알루미늄을 도입하거나 염기도를 맞추기 위하여 알루미늄 전구체, 알칼리 금속 전구체 및 물이 혼합 사용할 수 있다. 상기 알루미늄 전구체 및 알칼리 금속 전구체는 상기에서 언급한 것과 동일하다. 이때, 알루미늄 전구체와 알칼리 금속전구체는 Si/Al 몰비는 10 ∼ ∞(Si로만 된), 바람직하기로는 20 ∼ ∞ 범위; Na/Si 몰비는 0 ∼ 0.2, 바람직하기로는 0 ∼ 0.1 범위를 유지하도록 사용하는 것이 바람직하다.In the preparation thereof, an aluminum precursor, an alkali metal precursor, and water may be mixed to additionally introduce aluminum to the zeolite or to adjust the basicity thereof. The aluminum precursor and the alkali metal precursor are the same as mentioned above. At this time, the aluminum precursor and the alkali metal precursor have a Si / Al molar ratio of 10 to ∞ (only of Si), preferably 20 to ∞; The Na / Si molar ratio is preferably 0 to 0.2, preferably used to maintain the range 0 to 0.1.

상기 제올라이트 전구체 합성젤과, 불용성인 실리카 전구체의 혼합비는 불용성인 실리카 전구체에 대하여 제올라이트 전구체 합성젤의 실리카 함량 기준으로 즉, 불용성 실리카 1 몰에 대한 합성젤의 실리카의 몰비가 0.02 ∼ 2 범위, 바람직하기로는 0.03 ∼ 1 범위로 나타낸다. 상기 몰비가 0.02 몰비 미만이면 유기아민 주형체의 상대적이 양이 너무 작아 제올라이트 미 반응물이 남게 되고, 2 몰비를 초과하는 경우에는 유기아민 주형체를 획기적으로 줄여 제올라이트 합성하는 데 특색이 없는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다. The mixing ratio of the zeolite precursor synthetic gel and the insoluble silica precursor is based on the silica content of the zeolite precursor synthetic gel relative to the insoluble silica precursor, that is, the molar ratio of the silica of the synthetic gel to 1 mol of insoluble silica is preferably in the range of 0.02 to 2 Below, it shows in the range of 0.03-1. If the molar ratio is less than 0.02 molar ratio, the relative amount of the organic amine template is too small to leave the zeolite unreacted material, and when the molar ratio exceeds 2 molar ratio, the organic amine template is drastically reduced, resulting in a problem in which the zeolite synthesis is not characteristic. Therefore, it is preferable to maintain the above range.

이때, 제올라이트 전구체 합성젤과, 불용성인 실리카 전구체가 혼합된 제올라이트 합성젤은 조성이 SiO2 1몰 : Al2O3 0 ∼ 0.05 몰비 : 유기아민 주형체 0.001 ∼ 0.03 몰비 : 알칼리 금속 산화물 0 ∼ 0.2 몰비, H2O 2 ∼ 7.4 몰비를 유지한다.In this case, the zeolite synthetic gel mixed with the zeolite precursor synthetic gel and the insoluble silica precursor has a composition of 1 mol of SiO 2 : Al 2 O 3 0 to 0.05 mol ratio: Organic amine template 0.001 to 0.03 mol ratio: alkali metal oxide 0 to 0.2 The molar ratio and H 2 O 2 to 7.4 molar ratio are maintained.

상기 수열반응은 교반하지 않거나 교반하는 조건에서 수행 가능하며, 바람직하기로는 교반을 수행하는 조건에서 수행하는 것이 좋다. 또한, 반응기는 테프론 반응기 또는 테프론이 코팅된 스텐레스 스틸 오토클레이브에서 수행한다. 상기 반응온도는 100 ∼ 200 ℃, 바람직하기로는 120 ∼ 190 ℃에서 1 시간 ∼ 7일 동안 수행하는 바, 상기 온도가 100 ℃ 미만이면 제올라이트 합성에 시간이 너무 오래 걸리고 200 ℃를 초과하는 경우에는 생성되는 제올라이트 결정의 크기가 너무 커지는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.The hydrothermal reaction may be carried out under agitation or agitating conditions, and preferably, agitation is performed under agitation. The reactor is also run in a Teflon reactor or a Teflon-coated stainless steel autoclave. The reaction temperature is carried out for 1 hour to 7 days at 100 to 200 ℃, preferably 120 to 190 ℃ bar, if the temperature is less than 100 ℃ takes too long to synthesize the zeolite is produced when it exceeds 200 ℃ It is preferable to maintain the above range because a problem arises in that the size of the zeolite crystals becomes too large.

이후에 여과 원심분리, 침전세척 등의 수세를 수행하며, 구체적으로 산으로 pH를 중성으로 맞춰 제올라이트와 소량의 미반응 입자들을 응집시켜 여과나 침전 세척을 보다 쉽게 수세할 수 있다. 또한 소량의 물을 사용하여 제올라이트 합성한 경우는 별도의 수세 과정 없이 곧바로 바인더를 합성된 제올라이트 현탁액을 섞어 성형을 할 수 있다. 이후에 성형은 펠렛, 압출성형, 분무 건조 등의 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법을 사용할 수 있다.Thereafter, water washing such as filtration centrifugation and precipitation washing is performed. Specifically, the pH is neutralized with an acid to aggregate the zeolite and a small amount of unreacted particles, so that filtration or precipitation washing can be more easily washed. In addition, when the zeolite is synthesized using a small amount of water, the binder can be formed by mixing the zeolite suspension synthesized immediately without a separate washing process. The molding may then use methods commonly used in the art, such as pellets, extrusion, spray drying.

상기와 같은 과정으로 제조된 제올라이트 결정의 크기는 0.03 ∼ 10 ㎛을 유지하나 결정구조에 따라 미세한 차이가 있다. 구체적으로, MFI의 경우 0.05 ∼ 10 ㎛, 바람직하기로는 0.1 ∼ 5 ㎛ 범위를 나타내며, 결정은 판상 또는 침상의 모양을 갖는다. *BEA의 경우에는 0.03 ∼ 10 ㎛, 바람직하기로는 0.05 ∼ 7 ㎛ 범위를 나타내며, 구형의 결정 모양을 갖는다. The size of the zeolite crystals prepared by the above process is maintained 0.03 ~ 10 ㎛ but there is a slight difference depending on the crystal structure. Specifically, in the case of MFI, it is in the range of 0.05 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm, and the crystal has a plate or needle shape. * In the case of BEA, it represents 0.03-10 micrometers, Preferably it is 0.05-7 micrometers, and has a spherical crystal form.

이하는 본 발명을 상세하게 설명하기 위해 실시예로 기술한 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention is described in detail in order to describe the present invention, but the present invention is not limited to the embodiments.

실시예 1Example 1

물 31 g, 테트라프로필암모늄 하이드록사이드(TPAOH, 22.5 중량%) 9.6 g에, 테트라 오소실리케이트(TEOS) 14 g을 섞어 6시간 동안 교반하여 TEOS를 가수분해한 후 밀폐된 플라스틱 용기에 넣어 90 ℃ 오븐에서 10시간 동안 숙성하여 제올라이트 합성젤을 제조하였다.To 31 g of water and 9.6 g of tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH, 22.5% by weight), 14 g of tetraososilicate (TEOS) was mixed and stirred for 6 hours to hydrolyze TEOS and put in a closed plastic container at 90 ° C. Aging for 10 hours in an oven to prepare a zeolite synthetic gel.

별도로 소디움알루미네이트(NaAlO2, Na2O=31.0 ∼ 35.0 중량%, Al2O3=34.0 ∼ 39.0 중량%) 1.3 g을 물 43 g에 녹이고 실리카졸(Ludox AS-40, 40 중량%) 183 g에 흄드 실리카(fumed silica) 19 g을 섞은 후 1시간 교반하여 균일한 실리카 알루미나 졸을 제조하였다.Separately, 1.3 g of sodium aluminate (NaAlO 2 , Na 2 O = 31.0 to 35.0 wt%, Al 2 O 3 = 34.0 to 39.0 wt%) was dissolved in 43 g of water, and silica sol (Ludox AS-40, 40 wt%) 183 19 g of fumed silica was mixed with g, followed by stirring for 1 hour, thereby preparing a uniform silica alumina sol.

상기 제올라이트 합성젤과, 실리카 알루미나 졸을 혼합한 후 30분간 교반하였다. 이때, 혼합물의 조성은 SiO2 1몰: Al2O3 0.00294 몰: TPA2O 0.00333 몰: Na2O 0.0044 몰: H2O 6.7 몰을 유지하였다.The zeolite synthetic gel and silica alumina sol were mixed and stirred for 30 minutes. At this time, the composition of the mixture was maintained in 1 mol of SiO 2 : 0.00294 mol of Al 2 O 3 : 0.00333 mol of TPA 2 O: 0.0044 mol of Na 2 O: 6.7 mol of H 2 O.

상기 혼합물은 테프론 용기가 장착된 오토클레이브에 옮긴 후 170 ℃에서 4일간 반응시켜 얻어진 생성물을 증류수로 원심분리 세척한 후 120 ℃에서 건조시켰다. The mixture was transferred to an autoclave equipped with a Teflon vessel and reacted at 170 ° C. for 4 days, and the resulting product was centrifugally washed with distilled water and dried at 120 ° C.

상기에서 얻어진 생성물을 X-선 회절분석하여 그 결과를 다음 도 1의 (A)에 나타내었다. 상기 분석결과는 전형적인 MFI 구조를 갖는 단일상의 ZSM-5로 확 인되었다. 또한, 도 2(A)의 주사전자현미경(SEM)에 나타낸바와 같이 평균 길이가 0.35 ㎛인 육각판상 모양의 제올라이트가 생성되었으며, BET 비표면적은 385 m2/g이었다.X-ray diffraction analysis of the product obtained above is shown in (A) of FIG. The analysis was confirmed with ZSM-5 in single phase with typical MFI structure. Also, as shown in the scanning electron microscope (SEM) of FIG. 2 (A), a hexagonal plate-shaped zeolite having an average length of 0.35 μm was produced, and the BET specific surface area was 385 m 2 / g.

실시예 2Example 2

물 31 g, 테트라프로필 암모늄 하이드록사이드(TPAOH, 22.5 중량%) 9.6 g에, 알루미늄이소프폭사이드(aluminumisopropoxide, IPA) 0.44 g을 섞어 투명한 용액이 얻을 질 때까지 교반하였다. 이후에 TEOS 14 g을 섞어 교반하여 TEOS를 가수분해한 후 밀폐된 플라스틱 용기에 넣어 90 ℃ 오븐에서 10시간 동안 숙성하여 제올라이트 합성젤을 제조하였다.To 31 g of water and 9.6 g of tetrapropyl ammonium hydroxide (TPAOH, 22.5 wt%), 0.44 g of aluminum isopropoxide (IPA) was mixed and stirred until a clear solution was obtained. Thereafter, 14 g of TEOS was mixed and stirred to hydrolyze the TEOS, and then put in a sealed plastic container and aged in an oven at 90 ° C. for 10 hours to prepare a zeolite synthetic gel.

별도로 물 38.4 g, 실리카졸(Ludox AS-40, 40 중량%) 94 g에 흄드 실리카(fumed silica) 23.4 g을 섞은 후 1시간 교반하여 균일한 실리카 슬러리를 제조하였다.Separately, 38.4 g of water and 23.4 g of fumed silica were mixed with 94 g of silica sol (Ludox AS-40, 40 wt%), followed by stirring for 1 hour to prepare a uniform silica slurry.

상기 제올라이트 합성젤과, 실리카 슬러리를 혼합한 후 30분간 교반하였다. 이때, 혼합물의 조성은 SiO2 1 몰: Al2O3 0.0025 몰; TPA2O 0.005 몰: H2O 7.4 몰을 유지하였다.The zeolite synthetic gel and the silica slurry were mixed and stirred for 30 minutes. At this time, the composition of the mixture is SiO 2 1 mol: Al 2 O 3 0.0025 mol; 0.005 mol TPA 2 O: 7.4 mol H 2 O was maintained.

상기 혼합물은 테프론 용기가 장착된 오토클레이브에 옮긴 후, 170 ℃에서 4일간 반응시켜 얻어진 생성물을 증류수로 여과 세척하고 120 ℃에서 건조시켰다. The mixture was transferred to an autoclave equipped with a Teflon container, and then the product obtained by reacting at 170 ° C. for 4 days was filtered washed with distilled water and dried at 120 ° C.

상기에서 얻어진 생성물을 X-선 회절분석하여 그 결과를 다음 도 1의 (B)에 나타내었다. 상기 분석결과 전형적인 MFI 구조를 갖는 단일상의 ZSM-5로 확인되었다. 또한, 도 2(B)의 주사전자현미경(SEM)에 나타낸바와 같이 평균 길이가 0.35 ㎛인 육각판상 모양의 제올라이트가 생성되었으며, BET 비표면적은 394 m2/g이었다.The obtained product was analyzed by X-ray diffraction and the results are shown in (B) of FIG. 1. The analysis identified ZSM-5 as a single phase with a typical MFI structure. Also, as shown in the scanning electron microscope (SEM) of FIG. 2 (B), a hexagonal plate-shaped zeolite having an average length of 0.35 μm was produced, and the BET specific surface area was 394 m 2 / g.

실시예 3Example 3

물 31 g, 테트라프로필 암모늄 하이드록사이드(TPAOH, 22.5 중량%) 9.6 g에, 실리카졸(Ludox AS-40, 40 중량%) 9.9 g 섞어 교반한 후, 밀폐된 플라스틱 용기에 넣어 90 ℃ 오븐에서 10시간 동안 숙성하여 제올라이트 합성젤을 제조하였다.31 g of water and 9.6 g of tetrapropyl ammonium hydroxide (TPAOH, 22.5 wt%) were mixed with 9.9 g of silica sol (Ludox AS-40, 40 wt%), and then stirred in a sealed plastic container in an oven at 90 ° C. Aging for 10 hours to prepare a zeolite synthetic gel.

별도로 소디움알루미네이트(NaAlO2, Na2O=31.0 ∼ 35.0 중량%, Al2O3=34.0 ∼ 39.0 중량%) 2.9 g을 물 50.0 g에 녹이고, 실리카겔 58.7 g에 함침한 후 120 ℃ 오븐에서 건조시켰다. 이후에, 건조된 알루미나-실리카를 막자사발을 이용해 곱게 갈은 후 물 80 g과 섞어 실리카 슬러리를 제조하였다.Separately, 2.9 g of sodium aluminate (NaAlO 2 , Na 2 O = 31.0 to 35.0 wt%, Al 2 O 3 = 34.0 to 39.0 wt%) was dissolved in 50.0 g of water, impregnated in 58.7 g of silica gel, and then dried in an oven at 120 ° C. I was. Thereafter, the dried alumina-silica was finely ground using a mortar and then mixed with 80 g of water to prepare a silica slurry.

상기 제올라이트 합성젤과, 실리카 슬러리를 혼합한 후 30분간 교반하였다. 이때, 혼합물의 조성은 SiO2 1몰: Al2O3 0.02 몰; TPA2O 0.005 몰: Na2O 0.03 몰; H2O 6.2 몰을 유지하였다.The zeolite synthetic gel and the silica slurry were mixed and stirred for 30 minutes. At this time, the composition of the mixture is SiO 2 1 mol: Al 2 O 3 0.02 mol; 0.005 mol TPA 2 O: 0.03 mol Na 2 O; 6.2 moles of H 2 O were maintained.

상기 혼합물은 테프론 용기가 장착된 오토클레이브에 옮긴 후 170 ℃에서 4일간 반응시켜 얻어진 생성물을 증류수로 여과 세척한 후 120 ℃에서 건조시켰다. The mixture was transferred to an autoclave equipped with a Teflon vessel and reacted at 170 ° C. for 4 days, and the product obtained by filtration and washing with distilled water was dried at 120 ° C.

상기에서 얻어진 생성물을 X-선 회절분석하여 그 결과를 다음 도 1의 (C)에 나타내었다. 상기 분석결과 전형적인 MFI 구조를 갖는 단일상의 ZSM-5로 확인되었다. 또한, 도 2(C)의 주사전자현미경(SEM)에 나타낸 바와 같이 평균 길이가 0.4 ㎛인 육각판상 모양의 제올라이트가 생성되었으며, BET 비표면적은 405 m2/g이었다.The obtained product was analyzed by X-ray diffraction and the results are shown in (C) of FIG. 1. The analysis identified ZSM-5 as a single phase with a typical MFI structure. Also, as shown in the scanning electron microscope (SEM) of FIG. 2C, a hexagonal plate-shaped zeolite having an average length of 0.4 μm was produced, and the BET specific surface area was 405 m 2 / g.

실시예 4Example 4

물 31 g, 테트라에틸 암모늄 하이드록사이드(TEAOH, 35 중량%) 8 g에, 실리카졸(Ludox AS-40, 40 중량%) 9.5 g 섞어 교반한 용액에, 소디움알루미네이트 0.17 g을 물 5.7 g에 녹인 용액을 첨가한 후, 밀폐된 플라스틱 용기에 넣어 90 ℃ 오븐에서 10시간 동안 숙성하여 제올라이트 합성젤을 제조하였다.To a solution of 31 g of water and 8 g of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH, 35% by weight) and 9.5 g of silica sol (Ludox AS-40, 40% by weight) was mixed, 0.17 g of sodium aluminate was added to 5.7 g of water. After the solution dissolved in, was added to a sealed plastic container and aged in an oven at 90 ℃ for 10 hours to prepare a zeolite synthetic gel.

별도로 소디움알루미네이트(NaAlO2, Na2O=31.0 ∼ 35.0 중량%, Al2O3=34.0 ∼ 39.0 중량%) 2.2 g을 물 50.0 g에 녹이고, 가성소다 1.27 g을 물 35 g에 녹인 후 실리카겔 49.9 g에 함침한 후 120 ℃ 오븐에서 건조시켰다. 이후에, 건조된 알루미나-실리카를 막자사발을 이용해 곱게 갈은 후 물 80 g과 섞어 실리카 슬러리를 제조하였다.Separately, 2.2 g of sodium aluminate (NaAlO 2 , Na 2 O = 31.0 to 35.0 wt%, Al 2 O 3 = 34.0 to 39.0 wt%) was dissolved in 50.0 g of water, 1.27 g of caustic soda in 35 g of water, and then silica gel. It was impregnated to 49.9 g and then dried in an oven at 120 ° C. Thereafter, the dried alumina-silica was finely ground using a mortar and then mixed with 80 g of water to prepare a silica slurry.

상기 제올라이트 합성젤과, 실리카 슬러리를 혼합한 후 30분간 교반하였다. 이때, 혼합물의 조성은 SiO2 1 몰: Al2O3 0.01 몰: TEA2O 0.011 몰: Na2O 0.034 몰; H2O 4 몰을 유지하였다.The zeolite synthetic gel and the silica slurry were mixed and stirred for 30 minutes. At this time, the composition of the mixture is SiO 2 1 mol: Al 2 O 3 0.01 mol: TEA 2 O 0.011 mol: Na 2 O 0.034 mol; H 2 O 4 mol was maintained.

상기 혼합물은 테프론 용기가 장착된 오토클레이브에 옮긴 후 170 ℃에서 4 일간 반응시켜 얻어진 생성물을 증류수로 여과 세척한 후 120 ℃에서 건조시켰다. The mixture was transferred to an autoclave equipped with a Teflon vessel and reacted at 170 ° C. for 4 days, and the product obtained by filtration and washing with distilled water was dried at 120 ° C.

상기에서 얻어진 생성물을 X-선 회절분석하여 그 결과를 다음 도 1의 (D)에 나타내었다. 상기 분석결과 전형적인 *BEA 구조를 갖는 단일상의 베타로 확인되었다. 또한, 도 2(D)의 주사전자현미경(SEM)에 나타낸 바와 같이, 길이가 0.05 ㎛ 정도의 미세 입자에서 5 ㎛ 정도의 큰 입자가 혼재하는 양상을 보여 주었으며, BET 비표면적은 485 m2/g이었다.X-ray diffraction analysis of the product obtained above is shown in (D) of FIG. The analysis confirmed a beta phase of a single phase with a typical * BEA structure. In addition, as shown in the scanning electron microscope (SEM) of FIG. 2 (D), the microparticles having a length of about 0.05 μm were mixed with the particles having a size of about 5 μm, and the BET specific surface area was 485 m 2 /. g.

비교예 1Comparative Example 1

제올라이트 합성젤을 제조하지 않고 제올라이트를 제조하였다.Zeolite was prepared without preparing a zeolite synthetic gel.

물 60 g과 테트라프로필 암모늄 하이드록사이드(TPAOH, 22.5 중량%) 9.6 g을 섞은 용액에, 교반을 수행하면서 실리카졸(Ludox AS-40, 40 중량%) 63.9 g을 첨가하고, 흄드 실리카(fumed silica) 13.5 g을 첨가한 후 1시간 교반하여 아래의 몰 조성을 갖는 균일한 제올라이트 합성젤을 제조하였다. 이때, 혼합물의 조성은 SiO2 1 몰: TPA2O 0.0083 몰: H2O 5.9 몰을 유지하였다.To a solution of 60 g of water and 9.6 g of tetrapropyl ammonium hydroxide (TPAOH, 22.5% by weight) was added 63.9 g of silica sol (Ludox AS-40, 40% by weight) with stirring, and fumed silica (fumed) 13.5 g of silica) was added thereto, followed by stirring for 1 hour to prepare a uniform zeolite synthetic gel having the following molar composition. At this time, the composition of the mixture maintained 1 mol of SiO 2 : 0.0083 mol of TPA 2 O: 5.9 mol of H 2 O.

상기 혼합물은 테프론 용기가 장착된 오토클레이브에 옮긴 후 170 ℃에서 4일간 반응시켜 얻어진 생성물을 증류수로 여과 세척한 후 120 ℃에서 건조시켰다. The mixture was transferred to an autoclave equipped with a Teflon vessel and reacted at 170 ° C. for 4 days, and the product obtained by filtration and washing with distilled water was dried at 120 ° C.

상기에서 얻어진 생성물을 X-선 회절분석하여 그 결과를 다음 도 1의 (E)에 나타내었다. 상기 분석결과 MFI 구조를 갖는 단일상의 실리카라이트(silicalite)의 약한 회절 패턴을 얻었으며 2θ=24 ° 부근에서 비정질 실리카에 해당하는 넓은 피크가 있음을 확인되었다. 또한, 도 2(E)의 주사전자현미경(SEM)에 나타낸바와 평균 길이가 40 ㎛, 평균 폭이 13 ㎛, 평균 두께가 10 ㎛인 긴 막대 판상 모양의 큰 결정의 제올라이트 생성되었고, 반응물로 첨가된 실리카는 대부분 미반응물로 얻어져 제올라이트 결정 표면을 뒤덮고 있음을 확인하였으며, 이 시료의 BET 비표면적은 235 m2/g이었다.X-ray diffraction analysis of the product obtained above is shown in (E) of FIG. As a result of the analysis, a weak diffraction pattern of single-phase silicalite (silicalite) having an MFI structure was obtained, and it was confirmed that there was a wide peak corresponding to amorphous silica at around 2θ = 24 °. Also, as shown in the scanning electron microscope (SEM) of FIG. 2 (E), a long rod-shaped large crystal zeolite having an average length of 40 μm, an average width of 13 μm, and an average thickness of 10 μm was formed, and added as a reactant. It was confirmed that most of the silica was obtained as an unreacted material and covered the zeolite crystal surface, and the BET specific surface area of the sample was 235 m 2 / g.

비교예 2Comparative Example 2

알루미나-실리카 슬러리는 상온에서 제올라이트 합성 전구체에 녹을 수 있는 실리식(silicic) 산을 사용하여 수행하였다.Alumina-silica slurries were performed using silicic acid, which was soluble in zeolite synthetic precursors at room temperature.

물 31 g, 테트라프로필 암모늄 하이드록사이드(TPAOH, 22.5 중량%) 9.6 g에, 알루미늄이소프폭사이드(aluminumisopropoxide, IPA) 0.44 g을 섞어 투명한 용액이 얻을 질 때까지 교반한 용액에, 테트라 오소실리케이트(TEOS) 14 g을 섞어 6시간 동안 교반하여 TEOS를 가수분해한 후 밀폐된 플라스틱 용기에 넣어 90 ℃ 오븐에서 10시간 동안 숙성하여 제올라이트 합성젤을 제조하였다.Tetraosilicate was added to 31 g of water and 9.6 g of tetrapropyl ammonium hydroxide (TPAOH, 22.5% by weight), 0.44 g of aluminum isopropoxide (IPA), and stirred until a clear solution was obtained. (TEOS) 14 g of the mixture was stirred for 6 hours to hydrolyze TEOS, and then put in a sealed plastic container and aged for 10 hours in a 90 ℃ oven to prepare a zeolite synthetic gel.

별도로 물 52 g에, 소디움 실리케이트(Na2SiO3, SiO2 36.6 중량%, Na/Si=0.9 몰비) 15.4 g을 녹인 후, 이 용액에 실리카졸(Ludox AS-40, 40 중량%) 40 g을 첨가하고 95 ℃에서 10시간 가열하여 실리카졸의 실리카 성분이 녹여진 용액을 제조하였다.Separately dissolve 15.4 g of sodium silicate (Na 2 SiO 3 , SiO 2 36.6 wt%, Na / Si = 0.9 molar ratio) in 52 g of water, and add 40 g of silica sol (Ludox AS-40, 40 wt%) to this solution. Was added and heated at 95 ° C. for 10 hours to prepare a solution in which the silica component of the silica sol was dissolved.

상기 제올라이트 합성젤과, 실리카 성분이 녹여진 용액을 혼합한 후 30분간 교반하였다. 이때, 혼합물의 조성은 SiO2 1 몰: TPA2O 0.0125 몰: Na2O 0.105 몰; H2O 15.9 몰을 유지하였다.The zeolite synthetic gel and the solution in which the silica component was dissolved were mixed and stirred for 30 minutes. At this time, the composition of the mixture is SiO 2 1 mol: TPA 2 O 0.0125 mol: Na 2 O 0.105 mol; 15.9 mol of H 2 O was maintained.

상기 혼합물은 테프론 용기가 장착된 오토클레이브에 옮긴 후 170 ℃에서 4일간 반응시켜 얻어진 생성물을 증류수로 여과 세척한 후 120 ℃에서 건조시켰다. The mixture was transferred to an autoclave equipped with a Teflon vessel and reacted at 170 ° C. for 4 days, and the product obtained by filtration and washing with distilled water was dried at 120 ° C.

상기에서 얻어진 생성물을 X-선 회절분석하여 그 결과를 다음 도 1의 (F)에 나타내었다. 상기 분석결과 MFI구조를 갖는 단일상의 실리카라이트(silicalite)의 매우 약한 회절 패턴을 얻었으며 2θ=24 ° 부근에서 비정질 실리카에 해당하는 넓은 피크가 있음을 확인되었다. 또한, 도 2(F)의 주사전자현미경(SEM)에 나타낸 바와 같이 미반응의 미세입자들로 이루어져 있으며 BET 비표면적은 198 m2/g이었다.The obtained product was analyzed by X-ray diffraction and the results are shown in (F) of FIG. 1. As a result of the analysis, a very weak diffraction pattern of single-phase silicalite (silicalite) having an MFI structure was obtained, and it was confirmed that there was a wide peak corresponding to amorphous silica in the vicinity of 2θ = 24 °. In addition, as shown in the scanning electron microscope (SEM) of Figure 2 (F) consists of unreacted microparticles and the BET specific surface area was 198 m 2 / g.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 2에서 제조된 제올라이트의 X-ray 회절패턴(XRD)를 나타낸 것으로, 실시예 1(A), 실시예 2(B), 실시예 3(C), 실시예 4(D), 비교예 1(E), 비교예 2(F)이다.Figure 1 shows the X-ray diffraction pattern (XRD) of the zeolites prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 according to the present invention, Example 1 (A), Example 2 (B) , Example 3 (C), Example 4 (D), Comparative Example 1 (E), and Comparative Example 2 (F).

도 2은 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 2에서 제조된 제올라이트의 전자현미경(SEM) 사진을 나타낸 것으로, 실시예 1(A), 실시예 2(B), 실시예 3(C), 실시예 4(D), 비교예 1(E), 비교예 2(F)이다.Figure 2 shows an electron microscope (SEM) photograph of the zeolite prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 according to the present invention, Example 1 (A), Example 2 (B), Examples 3 (C), Example 4 (D), Comparative Example 1 (E), and Comparative Example 2 (F).

Claims (9)

실리카 전구체 1몰, 유기아민 주형체 0.05 ∼ 0.5 몰비, 및 물 5 ∼ 200 몰비를 숙성시켜 제올라이트 전구체 합성젤을 제조하는 1단계와 ;1 step of preparing a zeolite precursor synthetic gel by ripening 1 mole of silica precursor, 0.05 to 0.5 mole ratio of organic amine template, and 5 to 200 mole ratio of water; 상기 제조된 제올라이트 전구체 합성젤과, 상기 1단계에서 제조된 합성젤에 10 ∼ 50 ℃ 범위에서 불용성인 실리카 전구체가 혼합되어 SiO2 1몰 : 유기아민 주형체 0.001 ∼ 0.03 몰비 : H2O 2 ∼ 7.4 몰비 범위에 있는 제올라이트 합성젤을 수열합성하여 제올라이트를 제조하는 2단계The zeolite precursor synthetic gel prepared above and the silica precursor insoluble in the range of 10 to 50 ° C. are mixed with the synthetic gel prepared in the first step, so that a SiO 2 1 mol: organic amine template 0.001 to 0.03 molar ratio: H 2 O 2 to 7.4 Step 2 to prepare zeolite by hydrothermal synthesis of zeolite synthetic gel in the molar ratio range 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 MFI 또는 *BEA 구조를 가지고, 결정크기가 0.03 ㎛ ∼ 10 ㎛ 범위인 제올라이트의 제조방법.Method for producing a zeolite having an MFI or * BEA structure, characterized in that it comprises a crystal size of 0.03 ㎛ to 10 ㎛ range. 제 1 항에 있어서, 상기 1단계 및 2단계의 각각 실리카 전구체에, 알루미늄 전구체 및 알칼리 금속 전구체를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 1, wherein an aluminum precursor and an alkali metal precursor are further contained in each of the silica precursors of the first and second steps. 제 1 항에 있어서, 상기 2단계의 실리카 전구체는 실리카, 실리카졸, 실리카 겔, 흄드 실리카 중에서 선택된 1종의 단일화합물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the silica precursor of the second step is a single compound or a mixture of two or more selected from silica, silica sol, silica gel, and fumed silica. 제 1 항에 있어서, 상기 유기아민 주형체는 테트라알킬암모늄 및 테트라알킬 암모늄 전구체인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the organic amine template is a tetraalkylammonium or a tetraalkyl ammonium precursor. 제 1 항에 있어서, 상기 1단계 숙성은 20 ∼ 120 ℃ 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the one-step aging is carried out in the range of 20 to 120 ℃. 제 1 항에 있어서, 상기 2단계 수열합성은 100 ∼ 200 ℃에서 1 시간 ∼ 7일동안 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the two-stage hydrothermal synthesis is performed at 100 to 200 ° C. for 1 hour to 7 days. 제 2 항에 있어서, 상기 1단계의 숙성된 제올라이트 합성젤은 According to claim 2, wherein the aged zeolite synthetic gel of step 1 SiO2 1몰 : Al2O3 0 ∼ 0.05 몰비 : 유기아민 주형체 0.05 ∼ 0.5 몰비 : 알칼리 금속 산화물 0 ∼ 0.3 몰비, H2O 5 ∼ 200 몰비를 유지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.SiO 2 1 moles: Al 2 O 3 0 ~ 0.05 molar ratio of organic amine primary clamping 0.05 to 0.5 mole ratio of alkali metal oxide, 0 to 0.3 mole ratio, the manufacturing method characterized by maintaining the molar ratio H 2 O 5 ~ 200. 제 2 항에 있어서, 상기 2단계의 제올라이트 합성젤은 SiO2 1몰 : Al2O3 0 ∼ 0.05 몰비 : 유기아민 주형체 0.001 ∼ 0.03 몰비 : 알칼리 금속 산화물 0 ∼ 0.2 몰비, H2O 2 ∼ 7.4 몰비를 유지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The zeolite synthetic gel of claim 2, wherein the zeolite synthetic gel of step 2 comprises: SiO 2 1 mol: Al 2 O 3 0-0.05 molar ratio: Organic amine template 0.001-0.03 molar ratio: Alkali metal oxide 0-0.2 molar ratio, H 2 O 2- 7.4 A process characterized by maintaining the molar ratio. 삭제delete
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