本发明专利技术属于一种多级结构SAPO‑34领域，具体涉及一种以廉价生物质掺杂制备SAPO‑34分子筛的方法。本发明专利技术将茶叶混合液经高温处理得到的滤液(茶叶萃取液)代替去离子水配制SAPO‑34的合成液，通过水热合成法制备纳米片组成的球状颗粒SAPO‑34分子筛。本发明专利技术合成的SAPO‑34分子筛/无需添加昂贵的模板剂，解决了传统工艺成本高的问题，且多级结构的SAPO‑34分子筛具有良好的催化性能，具有显著的经济价值和社会效益。
A multi-level structure of SAPO 34 molecular sieve and preparation method and application thereof
【技术实现步骤摘要】
一种多级结构SAPO-34分子筛及其制备方法和应用
本专利技术属于一种SAPO-34分子筛领域，具体涉及一种以廉价生物质掺杂制备多级SAPO-34分子筛的方法。
技术介绍
轻烯烃(乙烯、丙烯)是石油化工中重要的原材料，可用于合成洗涤剂、纤维、塑料等化工材料。传统轻烯的制取路线主要是通过石油裂解生产，但是，我国石油资源紧缺，因此，由煤或天然气制取甲醇，再由甲醇脱水合成乙烯、丙烯，是缓解我国石油资源紧张，促进低碳烯烃工业化生产的有效途径。甲醇制烯烃(MTO)反应的核心是催化剂，研究者们研究了不同种类的催化剂，其中效果最好的、研究最为成熟的的是SAPO-34分子筛，SAPO-34在MTO反应中具有较高的催化活性和双烯选择性(对低碳烯烃的选择性高达90％)，因此可以作为甲醇制烯烃反应的首选催化剂。SAPO-34具有CHA拓扑结构和较大的比表面积，广泛应用于催化领域、膜分离领域及汽车尾气净化领域。但是，是由于传统立方体结构的SAPO-34分子筛孔道单一，传质阻力较大，因此易于形成积碳，从而堵塞孔道，使分子筛发生结焦从而迅速失活。为了解决这个难题，人们不断尝试各种办法以改进SAPO-34的性能，以延长其催化寿命。其中，研究者们认为目前最有效的解决方法之一就是制备多级结构的分子筛。与常规结构的SAPO-34相比，多级结构SAPO-34含有多种孔道结构及复杂的形貌结构，因此该结构的分子筛具有扩散阻力小、传质快等优点，大大提高了分子筛的催化性能和吸附性能，有效解决催化剂易失活的问题。目前，人们可以通过向合成液中添加有机模板剂来制备出多级结构的SAPO-34。但是，由于制备过程繁琐，且有机模板剂的价格昂贵，因此进行大规模的工业生产具有一定的难度。于是寻找一种节约资源、绿色环保的合成方法具有重要意义。生物质是一种可再生资源，包括纤维素、半纤维素、木质素、淀粉等。生物质具有价格低廉、形貌结构独特多变等优点。由于生物质是一种自然资源，所以其具有环境友好的特性，可以作为绿色替代原料用于合成各种材料。目前有许多用生物质进行材料合成的研究，合成的材料不仅具有特殊的形态和结构，而且结构可控制。因此广泛应用于生物纳米技术、生物陶瓷、生物传感器等多个领域。根据以上思路，在SAPO-34的合成中加入生物质，有望得到多级结构的SAPO-34，这种方法简单、经济并且无污染。
技术实现思路
本专利技术将以茶叶混合液经高温处理得到的滤液(茶叶萃取液)代替去离子水配制SAPO-34的合成液，通过水热合成法制备SAPO-34分子筛。本专利技术采用的廉价生物质，解决了传统工艺成本高的问题，且此方法为合成多级结构材料提供了新思路，具有显著的经济价值和社会效益。绿茶购置于杭州冠品茶叶有限公司，红茶购置于安徽省芜湖市清福茶叶有限公司。本专利技术将采用以下技术方案来实现：一种多级结构SAPO-34分子筛制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)先将茶叶加入到去离子水中，将得到的一定浓度的茶叶混合液转移到反应釜中在一定温度下加热处理，过滤反应后的混合液，得到的滤液记作茶叶萃取液；(2)将磷酸(记作H3PO4)按质量比0.01:10～10:0.01优选0.044：1加入到茶叶萃取液中，再将异丙醇铝即C9H21AlO3按与茶叶萃取液质量比0.01:10～10:0.01优选0.079:1加入到该溶液中，剧烈搅拌，待异丙醇铝完全水解后将硅溶胶与茶叶萃取液按质量比0.01:10～10:0.01即SiO2水溶液，记作Si滴入混合液中，剧烈搅拌优选3min，待硅溶胶完全分散开后滴加与茶叶萃取液按质量比0.01:10～10:0.01的三乙胺即作TEA，将合成液在室温下搅拌4-12h；(3)将合成液转移到反应釜中，反应釜放入烘箱加热到180-220℃，优选200℃，水热合成时间为48-72h，优选72h；(4)取出反应釜冷却至室温，将所制备的产物取出，用去离子水清洗至中性，放入烘箱烘干后得到产物。步骤(1)所述茶叶为绿茶、红茶茶叶。所述茶叶混合液的浓度为10wt％-30wt％，所述硅溶胶浓度为40wt％。所述茶叶混合液在反应釜中的处理温度为20-200℃，处理时间为1～5h。中处理时间为2h；步骤(2)中各反应液配成合成液的摩尔配比为1C9H21AlO3:1H3PO4:0.6Si:5TEA:300萃取液，所述合成液室温下搅拌时间6h；步骤(3)中烘箱加热温度为200℃，水热合成时间为72h。根据以上制备方法制得的一种多级结构SAPO-34分子筛及其应用在醇制烯烃反应。本专利技术的有益效果是：开发了以廉价生物质掺杂制备多级结构SAPO-34分子筛的方法，改进了传统工艺经济成本过高的问题，具有一定的经济效益和社会价值。附图说明图1为多级结构的SAPO-34和传统SAPO-34的XRD谱图，S为用去离子水合成样品的XRD谱图，S’为用茶叶萃取液合成样品的XRD谱图，由此可以看出添加了茶叶后并未对SAPO-34晶型产生影响。图2为同放大倍数下立方体结构的SAPO-34和多级结构SAPO-34的SEM图：(a-c)为去离子水合成的SAPO-34，(d-f)茶叶萃取液合成的SAPO-34。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。实施例1：依以下步骤制备多级结构SAPO-34分子筛先将6g红茶茶叶加入到34g去离子水中，将得到的15wt％的茶叶混合液转移到反应釜中在100℃下处理2h，过滤反应后的混合液，得到的滤液记做茶叶萃取液。将0.44g磷酸(记作H3PO4)加入到10g茶叶萃取液中，再将0.79g异丙醇铝(记作C9H21AlO3)加入到该溶液中，剧烈搅拌3min，待异丙醇铝完全水解后将0.1875g40wt％的硅溶胶(记作Si)滴入混合液中，剧烈搅拌3min，待硅溶胶完全分散开后滴入0.97g三乙胺(记作TEA)，最后合成液的摩尔配比为1C9H21AlO3:1H3PO4:0.6Si:5TEA:300萃取液，将合成液在室温下搅拌6h。将合成液转移到50ml反应釜中，反应釜放入烘箱加热到200℃，水热合成时间为72h。取出反应釜冷却至室温，将所制备的产物取出，用去离子水清洗至中性，放入烘箱烘干后得到产物。其XRD图如图1中S’所示，其SEM图如图2d-f所示。实施例2：依以下步骤制备多级结构SAPO-34分子筛先将4g红茶茶叶加入到34g去离子水中，将得到的10wt％的茶叶混合液转移到反应釜中在100℃下处理2h，过滤反应后的混合液，得到的滤液记做茶叶萃取液。将0.44g磷酸(记作H3PO4)加入到10g茶叶萃取液中，再将0.79g异丙醇铝(记作C9H21AlO3)加入到该溶液中，剧烈搅拌，待异丙醇铝完全水解后将0.1875g40wt％的硅溶胶(记作Si)滴入混合液中，剧烈搅拌，待硅溶胶完全分散开后滴入0.97g三乙胺(记作TEA)，最后合成液的摩尔配比为1C9H21AlO3:1H3PO4:0.6Si:5TEA:300萃取液，将合成液在室温下搅拌4h。将合成液转移到50ml反应釜中，反应釜放入烘箱加热到200℃，水热合成时间为48h。取出反应釜冷却至室温，将所制备的产物取出，用去离子水清洗至中性，放入烘箱烘干后得到产物。实施例3：依以下步骤制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多级结构SAPO‑34分子筛制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）先将茶叶加入到去离子水中，将得到的一定浓度的茶叶混合液转移到反应釜中在一定温度下加热处理，过滤反应后的混合液，得到的滤液记作茶叶萃取液；（2）将磷酸（记作H3PO4）按质量比0.01:10~10:0.01加入到茶叶萃取液中，再将异丙醇铝即C9H21AlO3按与茶叶萃取液质量比0.01:10~10:0.01加入到该溶液中，剧烈搅拌，待异丙醇铝完全水解后将硅溶胶与茶叶萃取液按质量比0.01:10~10:0.01即SiO2水溶液，记作Si滴入混合液中，剧烈搅拌，待硅溶胶完全分散开后滴加与茶叶萃取液按质量比0.01:10~10:0.01的三乙胺即作TEA，将合成液在室温下搅拌4‑12 h；（3）将合成液转移到反应釜中，反应釜放入烘箱加热到180‑220 ℃，水热合成时间为48‑72 h；（4）取出反应釜冷却至室温，将所制备的产物取出，用去离子水清洗至中性，放入烘箱烘干后得到产物。
【技术特征摘要】
1.一种多级结构SAPO-34分子筛制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）先将茶叶加入到去离子水中，将得到的一定浓度的茶叶混合液转移到反应釜中在一定温度下加热处理，过滤反应后的混合液，得到的滤液记作茶叶萃取液；（2）将磷酸（记作H3PO4）按质量比0.01:10~10:0.01加入到茶叶萃取液中，再将异丙醇铝即C9H21AlO3按与茶叶萃取液质量比0.01:10~10:0.01加入到该溶液中，剧烈搅拌，待异丙醇铝完全水解后将硅溶胶与茶叶萃取液按质量比0.01:10~10:0.01即SiO2水溶液，记作Si滴入混合液中，剧烈搅拌，待硅溶胶完全分散开后滴加与茶叶萃取液按质量比0.01:10~10:0.01的三乙胺即作TEA，将合成液在室温下搅拌4-12h；（3）将合成液转移到反应釜中，反应釜放入烘箱加热到180-220℃，水热合成时间为48-72h；（4）取出反应釜冷却至室温，将所制备的产物取出，用去离子水清洗至中性，放入烘箱烘干后得到产物。2.根据权利要求1中所述多级结构SA...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋清远，贡洁，童霏，卜李银，马迪，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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