一种纳米片状形貌的La-SAPO-34分子筛的合成方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米片状La

Synthesis and application of la-sapo-34 molecular sieve with nanosheet morphology

【技术实现步骤摘要】
一种纳米片状形貌的La
‑
SAPO
‑
34分子筛的合成方法及应用


[0001]本专利技术涉及La
‑
SAPO
‑
34分子筛的制备，特别涉及一种纳米片状形貌的La
‑
SAPO
‑
34分子筛的合成方法。

技术介绍

[0002]沸石分子筛作为一类重要的催化材料，在石油化工及精细化工等过程中已经得到广泛应用。SAPO
‑
34分子筛属于CHA结构的磷酸铝分子筛，具有三维八元环孔道结构，在甲醇制烯烃反应中表现出高的转化率和优异的烯烃选择性。一方面，催化剂的热稳定性会影响催化性能，也是催化剂实现商业化应用的关键。研究报道，经稀土改性的Y分子筛的热稳定性高于常规Y分子筛。通过对Y分子筛孔道中的稀土离子进行分析，结果表明稀土离子可通过修饰进入分子筛，与骨架原子形成相互作用，从而增强分子筛骨架结构的稳定性。另一方面，由于微孔孔径一般小于2nm，当反应物和产物分子的尺寸较大时，扩散会受到限制，从而影响催化性能及催化剂的寿命。对纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛材料而言，一方面引入La元素增强分子筛骨架的稳定性，另一方面缩短晶体厚度有利于分子筛的扩散，从而提高La
‑
SAPO
‑
34分子筛在甲醇制烯烃反应中的催化性能及寿命。
[0003]目前已有将镧元素成功引入SAPO
‑
34分子筛的工作，但所得分子筛产品的传质扩散能力仍不太理想，导致催化剂的寿命有限，不利于其工业应用。缩短分子筛晶体的厚度有利于提高其扩散能力，如何合成纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛成为研究重点。而纳米片状分子筛的合成往往需要昂贵特殊的复杂模板剂，因此开发一条低成本路线来制备纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛是十分必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种制备纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛的方法。
[0005]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0006]提供一种制备纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛的方法，具体包括下述步骤：控制各反应原料的添加量，使Al2O3∶P2O5∶SiO2∶模板剂∶La基化合物：H2O的摩尔比范围为1∶0.9～1.3∶0.3～0.6∶1.2～1.7∶0.06～0.23∶40～90，将铝源与水混合均匀后，向其中加入定量的四乙基氢氧化铵作为模板剂，继续搅拌，在搅拌下加入磷源，之后滴加硅源搅拌，待搅拌完全，加入定量的La基化合物至呈均匀凝胶；然后置于反应釜中，在160～200℃晶化1.5～3天；产物抽滤、烘干，即得到La
‑
SAPO
‑
34分子筛原粉。
[0007]本专利技术中，所述铝源为异丙醇铝。
[0008]本专利技术中，所述磷源为质量分数为85％的磷酸。
[0009]本专利技术中，所述模板剂为质量分数为25％的四乙基氢氧化铵。
[0010]本专利技术中，所述硅源为质量分数为40％的硅溶胶。
[0011]本专利技术中，所述La基化合物为六水硝酸镧。
[0012]本专利技术的有益效果在于：本专利技术用一锅法成功地合成纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛，产品纯度高，结晶度好，还具有纳米片状的特殊形貌，片层厚度在50nm左右，有利于La
‑
SAPO
‑
34分子筛在反应过程中的传质扩散。这是首次报道纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛用于甲醇制烯烃反应中，并且具有优异的催化反应性能。本专利技术采用水热法一锅合成具有纳米片状形貌的La
‑
SAPO
‑
34分子筛，并研究其在甲醇制烯烃反应中的催化性能及寿命。本专利技术在合成纳米片状的稀土分子筛生产领域具有重要意义。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0014]1、提升La
‑
SAPO
‑
34分子筛的扩散能力；现有技术所报道的镧基SAPO
‑
34分子筛存在扩散能力受限的情况，通过开发新技术路线，以四乙基氢氧化铵作为模板剂生成SAPO
‑
34结构，选用异丙醇铝作为铝源，在水解为氢氧化铝的过程中产生异丙醇，利用醇类对分子筛形貌的调控作用，成功合成具有纳米片层形貌的La
‑
SAPO
‑
34分子筛，片层的平均厚度在50nm，具有光明的应用前景。
[0015]2、反应性能的优异；首次报道纳米片状La
‑
SAPO
‑
11分子筛催化剂应用于甲醇制烯烃反应中，相比传统形貌的SAPO
‑
34，具有更优异的催化性能及寿命。
附图说明
[0016]图1为实施例1中合成的La
‑
SAPO
‑
34产品的X射线衍射图。
[0017]图2为实施例1中合成的La
‑
SAPO
‑
34产品的扫描电镜照片。
[0018]图3为实施例14和对比例1随着反应时间的乙烯和丙烯选择性。
[0019]图4为实施例14和对比例1的甲醇转化率。
具体实施方式
[0020]实施例1：La
‑
SAPO
‑
34样品的制备
[0021]首先，将2.03g异丙醇铝加入至0.32g H2O中混合均匀，向其中加入4.5g四乙基氢氧化铵(TEAOH)，之后在搅拌下加入1.33g H3PO4，继续搅拌，再加入0.23g硅溶胶，继续搅拌，最后加入0.376g六水硝酸镧后搅拌至均匀凝胶；将反应原料加入聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，在180℃下晶化2天即完成晶化，室温冷却，用去离子水洗涤至中性，产物抽滤、在100℃空气中干燥后得到产品。
[0022]附图1为合成的产品的X射线衍射图(XRD)，经XRD分析其结构为纳米尺寸的SAPO
‑
34分子筛。附图2为合成的样品的扫描电镜照片(SEM)，而且通过扫描电镜照片可以看出该方法得到的SAPO
‑
34分子筛呈现纳米片状形貌。并通过ICP测得样品中存在一定含量的镧元素。
[0023]实施例2：相对温和温度下合成La
‑
SAPO
‑
34分子筛
[0024]首先，将2.03g异丙醇铝加入至0.32g H2O中混合均匀，向其中加入4.5g四乙基氢氧化铵(TEAOH)，之后在搅拌下加入1.33g H3PO4，继续搅拌，再加入0.23g硅溶胶，继续搅拌，最后加入0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛的方法，其特征在于，控制各反应原料的添加量，使Al2O3∶P2O5∶SiO2∶模板剂∶La基化合物：H2O的摩尔比范围为1∶0.9～1.3∶0.3～0.6∶1.2～1.7∶0.06～0.23∶40～90，将铝源与水混合均匀后，向其中加入定量的四乙基氢氧化铵作为模板剂，继续搅拌，在搅拌下加入磷源，之后滴加硅源搅拌，待搅拌完全，加入定量的La基化合物至呈均匀凝胶；然后置于反应釜中，在160～200℃晶化1.5～3天；产物抽滤、烘干，即得到La
‑
SAPO
‑
34分子筛原粉。2.根据权利要求1所述的一种制备纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛的方法，其特征在于，所述铝源为异丙醇铝。3.根据权利要求1所述的一种制备纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛的方法，其特征在于，所述磷源为质量分数为85％的磷酸。4.根据权利要求1所述的一种制备纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛的方法，其特征在于，所述模板剂为质量分数为25％的四乙基氢氧化铵。5.根据权利要求1所述的一种制备纳米片状La
‑
SAPO
‑
34分子筛的方法，其特征在于，所述硅源为质量分数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：章芬，陈伟，胡银，王玲玲，宋卫国，
申请(专利权)人：江西省科学院应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：