一种伊利石制备SAPO-5分子筛的方法技术

本发明专利技术属于化学材料合成技术领域，涉及一种伊利石制备SAPO

【技术实现步骤摘要】
一种伊利石制备SAPO
‑
5分子筛的方法


[0001]本专利技术属于多孔材料合成
，涉及一种伊利石制备SAPO
‑
5分子筛的方法。

技术介绍

[0002]SAPO
‑
5分子筛具有AFI的特殊结构，其骨架是由四元环和六元环构成十二元环的一维孔道结构，孔径为0.8nm，其骨架呈现电负性，具有适中的质子酸性并且具有良好的热稳定性和水热稳定性，其在择形催化、催化剂载体、裂化反应、烷基化反应、芳香族化合物反应、异构化反应、MTO转化反应等领域有着广泛的应用。
[0003]目前SAPO
‑
5分子筛的合成主要以SiO2粉末、硅酸四乙酯、硅溶胶等作为硅源，以异丙醇铝、拟薄水铝石等作为铝源，通过添加三乙胺、三丙胺、四乙基氢氧化胺等为模板剂，在酸体系中通过传统的水热合成法[何哲超,夏坤,王婧等.SAPO
‑
5分子筛的可控合成及晶化过程探索[J].高等学校化学学报,2020,41(6):1224
‑
1230.]、微波合成法[董涛.高纯相SAPO
‑
5分子筛的微波合成及其表征[D].陕西师范大学,2005.]、离子热合成[张峻维,段维婷,赵新红.纳米薄层SAPO
‑
5分子筛的离子热合成及催化性能[J].精细化工,2020,37(3):547
‑
554；Jie Feng,Lulu Guo,Zheng Wang,et al.Effect of Ionothermal Synthesis on the Acidity and Catalytic Performance of a SAPO
‑
5 Molecular Sieve[J].Chemistry Select,2019,4(35):10520
‑
10524.]、液相晶化法[王晓梅.液相晶化法合成SAPO系列分子筛的研究[D].西北大学,2008.]、固相合成法[刘旭光,陈圣博,张宝泉.升温速率和晶化模式对固相转化合成SAPO
‑
5的影响[J].化工学报,2013,64(2):735
‑
741.]。
[0004]以化学试剂为原料合成SAPO
‑
5分子筛，其所用的硅源和铝源都来自化学试剂，这些化学试剂一般都是从天然含硅和含铝的矿物中经过非常复杂的反应和分离过程制备，其制备过程存在工艺路线较长、能耗偏高、环境污染严重等问题。而以天然硅铝酸盐矿物直接合成SAPO
‑
5分子筛[周新涛,刘起峰,苏达根等.偏高岭土水热合成高硅SAPO
‑
5分子筛及其表征[J].无机材料学报,2009,24(03):581
‑
585；司玉成.利用高岭土合成SAPO
‑
5型分子筛[J].非金属矿,2020,43(03):61
‑
63.]，虽解决了部分原料来源问题，但活化条件为煅烧活化，能耗较大，且所用原料为结构易破坏的高岭土，并不适用于大部分天然硅铝矿物。以亚熔盐活化伊利石矿物制备SAPO
‑
5分子筛，可以解决现有合成技术中化工原料昂贵、活化条件苛刻、工艺路线复杂的问题，极大地降低合成成本，为SAPO
‑
5分子筛的合成开辟一种新途径。
[0005]伊利石矿物的化学结构式为[K1‑
x
(H2O)
x Al2[AlSi3O
10
](OH
)2
‑
x
(H2O)
x
]，属于一种三层铝硅酸盐结构，在伊利石矿物中，由于水不同程度的取代了晶格氢氧化物，所以在形态上Al
3+
也替代了一些四面体硅酸盐的晶格Si
4+
。伊利石矿物中硅、铝含量高，可以代替成本高昂的化学原料作为硅、铝源合成SAPO
‑
5分子筛。
[0006]邱峰(邱峰.某伊利石矿合成丝光沸石分子筛的实验研究[D].江西理工大学,2017.)以伊利石为原料成功合成MOR分子筛。首先将伊利石粉末与碳酸钠混合均匀进行碱熔活化，然后将活化熟料与水、氢氧化钠、SiO2粉末混合，经过晶化、过滤、洗涤、烘干得MOR
分子筛。该分子筛峰值尖锐，结晶度较高。
[0007]马玉南(马玉南.含伊利石的高岭土制备4A沸石分子筛的方法[P].中国地质大学(武汉)，2012)将含伊利石的高岭土与NaOH颗粒混合煅烧活化，煅烧温度为250～400℃，煅烧时间为2h，冷却研磨粉碎，得到碱烧高岭土。将碱烧高岭土与一定量蒸馏水混合后与60℃搅拌2～4h，得到胶化产物；将胶化产物在90℃温度下搅拌2～4h，得到晶化产物；将晶化产物抽滤、洗涤、烘干后，得到4A沸石分子筛。
[0008]杨立玲(杨立玲.以伊利石合成4A沸石分子筛的实验研究[D].西安科技大学,2005.)以伊利石为原料成功合成4A分子筛。首先将伊利石粉末与碳酸钠混合均匀进行碱熔活化，然后将活化伊利石、水、氢氧化钠及氢氧化铝、晶种混合，经过晶化、过滤、洗涤、烘干得4A分子筛。
[0009]陈双(Shuang Chen,Dongdong Guan,Yu Zhang,et al.Composition and kinetic study on template
‑
and solvent
‑
free synthesis of ZSM
‑
5 using leached illite clay[J].Microporous and Mesoporous Materials,2019,285:170
‑
177.)以伊利石为原料，在无溶剂无模板剂条件下成功合成ZSM
‑
5分子筛。首先将伊利石进行碱熔活化，然后酸洗得到高纯度硅渣，最后将高纯度硅渣、铝源、钠源混合研磨，经过晶化、离心、干燥，用氯化铵溶液进行离子交换，干燥，煅烧合成ZSM
‑
5分子筛。
[0010]天然矿物作为硅铝源合成分子筛的前提是惰性硅、铝的活化，传统活化方法主要以高温焙烧、碱熔活化为主，且活化后续处理伴随着酸洗，存在活化条件苛刻、能耗高、污染强等缺点。本专利所提到的亚熔盐活化法对于天然硅铝源对比高温焙烧、碱熔活化条件温和、成本低、废气废液排放少，具有显著优势。
[0011]向永生(向永生,胡晓荣,岳源源等.以天然矿物为全部硅铝源低成本绿色合成ZSM
‑
5分子筛的研究[J].分子催化,2019,33(3):219
‑
228.)以天然硅铝矿物硅藻土、蒙托土为原料成功合成ZSM
‑
5分子筛。将硅藻土粉末置于800℃马弗炉中焙烧4h进行热活化，将累托土粉末加入到NaOH
‑
H2O亚熔盐介质中，置于250℃烘箱中烘干进行亚熔盐活化。将活化硅藻土、蒙托土、水、氢氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伊利石制备SAPO
‑
5分子筛的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)将伊利石矿物与去离子水、碳酸钠粉末混合均匀后烘干活化，冷却后研磨，得到活化伊利石；2)将活化伊利石与铝源、磷源、水、模板剂制成料浆，pH值保持在6.0～10.0之间；浆料中各物质的摩尔比SiO2：Al2O3：P2O5：模板剂：H2O＝0.1～0.8：0.5～1：0.4～1：1～2：40～100；将浆料转移至反应釜中，在160～240℃晶化20～26h，然后离心、洗涤、干燥得到SAPO
‑
5分子筛原粉；3)将SAPO
‑
5分子筛原粉置于马弗炉中，在流动空气中以2℃/min升温至550～650℃，保温3～5h，自然冷却至室温，得到SAPO
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5分子筛。2.根据权利要求1所述的伊利石制备SAPO
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5分子筛的方法，其特征在于，所述步骤1)中，活化方式为亚熔盐活化；活化工艺为伊利石矿物与去离子水、碳酸钠的质量比1：2～10：1～2.5，烘干温度200～300℃，烘干时间2～6h，伊利石原矿粒度100～300目。3.根据权利要求2所述的伊利石制...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文武，陈治平，刘力，韦晓艺，赵泽高，韩峙宇，张旭辉，樊飞，王苗苗，芦静，李建伟，汪广恒，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：