一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法技术

本发明专利技术涉及分子筛合成领域，具体是一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法。本发明专利技术所述一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法，在沸石合成的凝胶中加入制备的Chabazite沸石晶种来合成多级孔的Chabazite沸石。解决了微孔Chabazite沸石分子筛孔道狭小，传质速率慢，气体吸附量低等缺点，在催化、吸附和分离等方面具有很重要的实用价值。

A method for the synthesis of Chabazite zeolite molecular sieves with multistage channel structure

The present invention relates to the field of molecular sieves synthesis, in particular a method for synthesizing Chabazite zeolite molecular sieves with multistage channel structures. The present invention relates to a method for synthesizing Chabazite zeolite molecular sieve with multilevel pore structure. Chabazite zeolite crystal seed is added into zeolite synthesized gel to synthesize Chabazite zeolite with multilevel pores. It has solved the shortcoming of pore size of Chabazite zeolite, such as narrow pore size, slow mass transfer rate and low gas adsorption capacity. It has important practical value in catalysis, adsorption and separation.

【技术实现步骤摘要】
一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法
本专利技术涉及分子筛合成领域，具体是一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法。
技术介绍
Chabazite是具有CHA拓扑结构的沸石，具有八元环孔窗（0.38nm*0.38nm）的三维孔道体系和较低的骨架密度，硅铝比为2-10，CHA型分子筛以其独特孔道结构以及择型选择性的特点在甲醇制低碳烃和气体分离等方面具有广阔的应用前景。Chabazite属于小孔沸石，较小孔道有利于择形催化的进行，但在一些涉及大分子参与的反应中，相对较小的孔道却不利于反应物分子扩散到位于微孔内的催化活性中心，也不利于生成的大分子从反应中心扩散出来，从而会导致积炭的生成，影响了沸石催化性能和使用寿命。另一方面，Chabazite分子筛的狭小孔道使得气体分子扩散速率教慢，在进行气体吸附和分离时，会增加气体吸附平衡时间，降低分离效果和生产效率。因此，合成含有介孔孔道结构的沸石材料由于能够改善材料的扩散性能和提高催化剂活性而成为一个研究热点。制备多级孔沸石材料主要有沸石骨架脱除原子、模板剂法等方法。其中沸石骨架中脱出原子是指此采用水蒸气、酸蚀、碱蚀等脱去股价中的硅原子或者铝原子。这种方法适用性广，但是使用水蒸气酸碱等后处理的沸石微孔大量流失、结晶度下降、骨架缺陷增多。采用模板剂法合成多级孔沸石是指在沸石合成过程中加入炭黑、活性炭或者表面活性剂、聚合物等模板剂，在沸石合成完毕后将模板除去就可以得到多级孔沸石。但是采用模板剂法制备则由于成本高昂而无法真正实现工业化生产。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术制备多级孔沸石存在的诸多问题，提供了一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法，包括如下步骤：㈠晶种的合成⑴偏铝酸钾的制备将蒸馏水、氢氧化钾、氢氧化铝的混合物加热至343-363K且始终保持蒸馏水的量不变，直到溶液变的清澈透明，室温冷却待用；⑵CHA晶种的制备将步骤㈠-⑴中所得的偏铝酸钾溶液与水混合，接着加入硅溶胶，搅拌直至混合物变成均匀状，再加入Sr(NO3)2持续搅拌10min，将混合物转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，423K反应5天，待晶化完成后，用蒸馏水多次洗涤、过滤、423K下真空干燥5h后得到白色粉末即为晶种；㈡CHA的合成⑴偏铝酸钾的制备将蒸馏水、氢氧化钾、氢氧化铝的混合物加热至343-363K且始终保持蒸馏水的量不变，直到溶液变的清澈透明，室温冷却待用；⑵加料及老化将步骤㈡-⑴中所得的偏铝酸钾溶液与水混合，接着加入硅溶胶，搅拌后直至混合物变成均匀状，最后加入Sr(NO3)2持续搅拌，在293K-323K温度下老化6-12h，形成凝胶；⑶沸石晶化凝胶中加入步骤㈠-⑵中所制备的晶种搅拌1小时后，将混合物转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，反应温度393-423K、反应时间6-12h，待晶化完成用蒸馏水多次洗涤、过滤、423K下真空干燥5h后得到白色粉末即Chabazite沸石分子筛。作为本专利技术技术方案的进一步改进，步骤㈠-⑴与步骤㈡-⑴中蒸馏水、氢氧化钾、氢氧化铝的摩尔比均为16.32:1.84:1。作为本专利技术技术方案的进一步改进，硅溶胶的物质的量以SiO2计，步骤㈠-⑵与步骤㈡-⑵中硅溶胶、硝酸锶的摩尔比均为65-95：1。作为本专利技术技术方案的进一步改进，优选的，步骤㈠-⑵与步骤㈡-⑵中硅溶胶、硝酸锶的摩尔比均为83：1。作为本专利技术技术方案的进一步改进，偏铝酸钾的物质的量以Al2O3计，硅溶胶的物质的量以SiO2计，步骤㈠-⑵与步骤㈡-⑵中偏铝酸钾、水以及硅溶胶的摩尔比为0.14-0.25：14：1。作为本专利技术技术方案的进一步改进，优选的，步骤㈠-⑵与步骤㈡-⑵中偏铝酸钾、水以及硅溶胶的摩尔比为0.17：14：1。作为本专利技术技术方案的进一步改进，步骤㈡-⑶中所加入的晶种的质量为凝胶质量的0.2wt%-1wt%。作为本专利技术技术方案的进一步改进，优选的，步骤㈡-⑶中所加入的晶种的质量为凝胶质量的0.5wt%。作为本专利技术技术方案的进一步改进，优选的，步骤㈡-⑶中反应温度413K、反应时间8h。作为本专利技术技术方案的进一步改进，优选的，步骤㈡-⑵中老化温度为303K，老化时间为8小时。本专利技术所述一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法，在沸石合成的凝胶中加入制备的Chabazite沸石晶种来合成多级孔的Chabazite沸石。解决了微孔Chabazite沸石分子筛孔道狭小，传质速率慢，气体吸附量低等缺点，在催化、吸附和分离等方面具有很重要的实用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1制备得到的Chabazite沸石分子筛的XRD衍射图。图2为实施例1制备得到的Chabazite沸石分子筛的77K氮气吸附等温线图。该吸附曲线属于Ⅳ型等温线，在0.7P0-1.0P0出现滞后环，表明所合成的沸石材料中包含狭缝型的介孔。图3为实施例1制备得到的Chabazite沸石分子筛的孔径分布图。从该图中可以看出，所合成的沸石的沸石材料的介孔主要分布在40Å和60Å。图4为实施例1制备得到的Chabazite沸石分子筛的298K二氧化碳吸附等温线。图5为实施例1制备得到的Chabazite沸石分子筛的SEM图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。实施例1一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法，包括如下步骤：㈠晶种的合成⑴偏铝酸钾的制备将20g（1.11mol）蒸馏水、7g（0.125mol）氢氧化钾、5.3g（0.068mol）氢氧化铝的混合物加热至353K且始终保持蒸馏水的量不变，直到溶液变的清澈透明，室温冷却待用；⑵CHA晶种的制备将步骤㈠-⑴中所得的2ml偏铝酸钾溶液（以Al2O3计、0.0034mol）与5ml（0.28mol）水混合，接着加入3ml（0.02mol）硅溶胶，搅拌直至混合物变成均匀状，再加入0.05g（0.00024mol）Sr(NO3)2持续搅拌10min，将混合物转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，423K反应5天，待晶化完成后，用蒸馏水多次洗涤、过滤、423K下真空干燥5h后得到白色粉末即为晶种；㈡CHA的合成⑴偏铝酸钾的制备将20g（1.11mol）蒸馏水、7g（0.125mol）氢氧化钾、5.3g（0.068mol）氢氧化铝的混合物加热至353K且始终保持蒸馏水的量不变，直到溶液变的清澈透明，室温冷却待用；⑵加料及老化将步骤㈡-⑴中所得的2ml偏铝酸钾溶液与5ml水混合，接着加入3ml硅溶胶，搅拌后直至混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法，其特征在于，包括如下步骤：㈠晶种的合成⑴偏铝酸钾的制备将蒸馏水、氢氧化钾、氢氧化铝的混合物加热至343‑363K且始终保持蒸馏水的量不变，直到溶液变的清澈透明，室温冷却待用；⑵CHA晶种的制备将步骤㈠‑⑴中所得的偏铝酸钾溶液与水混合，接着加入硅溶胶，搅拌直至混合物变成均匀状，再加入Sr(NO3)2持续搅拌10min，将混合物转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，423K反应5天，待晶化完成后，用蒸馏水多次洗涤、过滤、423K下真空干燥5h后得到白色粉末即为晶种；㈡CHA的合成⑴偏铝酸钾的制备将蒸馏水、氢氧化钾、氢氧化铝的混合物加热至343‑363K且始终保持蒸馏水的量不变，直到溶液变的清澈透明，室温冷却待用；⑵加料及老化将步骤㈡‑⑴中所得的偏铝酸钾溶液与水混合，接着加入硅溶胶，搅拌后直至混合物变成均匀状，最后加入Sr(NO3)2持续搅拌，在293K‑323K温度下老化6‑12h，形成凝胶；⑶沸石晶化凝胶中加入步骤㈠‑⑵中所制备的晶种搅拌1小时后，将混合物转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，反应温度393‑423K、反应时间6‑12h，待晶化完成用蒸馏水多次洗涤、过滤、423K下真空干燥5h后得到白色粉末即Chabazite沸石分子筛。...

【技术特征摘要】
1.一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法，其特征在于，包括如下步骤：㈠晶种的合成⑴偏铝酸钾的制备将蒸馏水、氢氧化钾、氢氧化铝的混合物加热至343-363K且始终保持蒸馏水的量不变，直到溶液变的清澈透明，室温冷却待用；⑵CHA晶种的制备将步骤㈠-⑴中所得的偏铝酸钾溶液与水混合，接着加入硅溶胶，搅拌直至混合物变成均匀状，再加入Sr(NO3)2持续搅拌10min，将混合物转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，423K反应5天，待晶化完成后，用蒸馏水多次洗涤、过滤、423K下真空干燥5h后得到白色粉末即为晶种；㈡CHA的合成⑴偏铝酸钾的制备将蒸馏水、氢氧化钾、氢氧化铝的混合物加热至343-363K且始终保持蒸馏水的量不变，直到溶液变的清澈透明，室温冷却待用；⑵加料及老化将步骤㈡-⑴中所得的偏铝酸钾溶液与水混合，接着加入硅溶胶，搅拌后直至混合物变成均匀状，最后加入Sr(NO3)2持续搅拌，在293K-323K温度下老化6-12h，形成凝胶；⑶沸石晶化凝胶中加入步骤㈠-⑵中所制备的晶种搅拌1小时后，将混合物转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，反应温度393-423K、反应时间6-12h，待晶化完成用蒸馏水多次洗涤、过滤、423K下真空干燥5h后得到白色粉末即Chabazite沸石分子筛。2.根据权利要求1所述的一种合成具有多级孔道结构的Chabazite沸石分子筛的方法，其特征在于，步骤㈠-⑴与步骤㈡-⑴中蒸馏水、氢氧化钾、氢氧化铝的摩尔比均为16.32:1.84:1。3.根据权利要求1所述的一种合成具有多级孔道结构的Chabazi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晋平，杨江峰，刘佳奇，尚华，杨成荫，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14