一种钛硅分子筛的制备方法技术

本发明专利技术提供一种ＴＳ－１分子筛的制备方法，该方法是将硅源、有机胺化合物和水搅拌混合均匀并水解得到硅的水解溶液，再将钛源、异丙醇、有机碱和水搅拌混合均匀并水解得到钛的水解溶液，将所得钛的水解溶液加入到所得硅的水解溶液中按照硅／钛＝５～１００的摩尔比在５０～１００℃下混合并搅拌反应０．５～６小时，得到钛硅胶体，将所得钛硅胶体放入不锈钢密封反应釜，按常规方法水热晶化，然后回收产品；其中所说有机胺化合物为脂肪胺类或者醇胺类化合物，或者是由它们相互混合组成的混合胺类化合物；所说有机碱为四丙基氢氧化铵，或者为由四丙基氢氧化铵与醇胺类化合物所组成的混合物。本发明专利技术方法可使所得产品的活性提高，同时还可以降低模板剂四丙基氢氧化铵的用量。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更具体地说是涉及一种具有MFI结构的五元环钛硅分子筛(TS-1)的制备方法。钛硅分子筛是八十年代初开始开发的新型杂原子分子筛。目前已合成出的有MFI型结构的TS-1,MEL型结构的TS-2，以及具有较大孔结构的TS-48等。这类分子筛对许多有机氧化反应，例如烯烃的环氧化、芳烃羟基化、环己酮肟化、醇的氧化等反应具有优良的催化活性和定向氧化性能，它们作为氧化还原(redox)型分子筛催化剂具有良好的应用前景。TS-1是将过渡金属钛引入具有ZSM-5结构的分子筛骨架，所形成的一种具有优良定向氧化催化性能的新型钛硅分子筛。TS-1不但具有钛对有机化合物良好的催化氧化作用，而且还具有ZSM-5分子筛的择形作用和优良的稳定性。由于TS-1分子筛在有机物的氧化反应中，可采用低浓度过氧化氢作为氧化剂，且具有良好的反应选择性，可避免氧化过程中工艺复杂和环境污染等问题。因此，具有传统氧化体系无可比拟的节能、经济和环境友好等优点，有良好的工业应用前景。意大利的Marco Taramasso等人于1981年首次公开(GB2,071,071A、USP4,410,501)了TS-1的制备方法。该方法是先制备一种含有硅源、钛源、有机碱(RN+)和/或碱性氧化物(Men/2O)的反应混合物，将此反应混合物在高压釜中于130～200℃水热晶化6～30天，然后分离、洗涤、干燥、焙烧而得产品。其中的硅源可以是四烷基硅酸酯、胶态SiO2或碱金属硅酸盐，钛源可以是可水解的钛化合物，优选Ti(OC2H5)4，有机碱优选四丙基氢氧化铵(TPAOH)，其中反应混合物的摩尔组成范围为一般范围 优选范围SiO2/TiO2: 5～200 35～65OH-/SiO2: 0.1～1.0 0.3～0.6H2O/SiO2: 20～200 60～100Me/SiO2: 0～0.50RN+/SiO2: O.1～2.0 0.4～1.0Thangaraj等人认为上述方法制备出的TS-1分子筛中进入骨架的有效钛含量很少，于是他们在1992年公开了一种能有效增加骨架钛含量的制备TS-1分子筛的方法(Zeolites,1992，第12卷，第943～950页)，据称能将Taramasso等人提出的方法所得分子筛的Si/Ti比从39降到20。该方法是将适量的四丙基氢氧化铵(TPAOH)水溶液加入到硅酸乙酯溶液中搅拌溶解一定时间，然后在剧烈搅拌下缓慢加入钛酸四丁酯的异丙醇溶液得到澄清的液体混合物(必须缓慢滴加以防止钛酸四丁酯水解过快而形成白色TiO2沉淀)，搅拌15分钟后，再缓慢入适量的TPAOH水溶液，然后将反应混合物于75～80℃赶醇3～6小时后转移至高压釜中于170℃下水热晶化3～6天，干燥后得TS-1分子筛。其中反应混合物的摩尔组成为SiO2:(0.01～0.10)TiO2:0.36TPAOH:35H2O。杜宏伟等在CN1167082A中提出了一种TS-1分子筛的制备方法，该方法是将钛源溶于四丙基氢氧化铵(TPAOH)水溶液中，并与固体硅胶小球混合均匀得到反应混合物，将该反应混合物在高压釜中于130～200℃水热晶化1～6天，然后按常规方法过滤、洗涤、干燥和焙烧。TS-1分子筛的制备成本主要体现在价格昂贵的四丙基氢氧化铵(TPAOH)的使用量，上述现有技术的方法在制备中四丙基氢氧化铵的使用量都较大，使得TS-1的制备成本较高，而且所得产品的反应活性较低，说明钛进入分子筛骨架的量仍较少，制约了TS-1分子筛的工业应用。本专利技术的目的是提供一种制备TS-1分子筛的方法，使所得产品的活性提高，同时还可以降低模板剂四丙基氢氧化铵的用量。本专利技术的主题在于用较为廉价的有机胺类化合物作为有机碱以代替部分昂贵的四丙基氢氧化铵作为水解的碱源，使四丙基氢氧化铵能更有效地作为模板剂起作用。本专利技术所提供的TS-1分子筛的制备方法由下列步骤组成(1)、将硅源、有机胺化合物和水按照1∶(0.05～2.0)∶(5～100)，优选1∶(0.10～0.35)∶(10～35)的摩尔比搅拌混合均匀，并在0～40℃下水解10～300分钟，得到硅的水解溶液；其中所说硅源为硅胶、硅溶胶或者有机硅酸酯；所说有机胺化合物为脂肪胺类或者醇胺类化合物，或者是由它们相互混合组成的混合胺类化合物，其中优选的为醇胺类化合物；(2)、将钛源、异丙醇、有机碱和水按照1∶(0～60)∶(0.5～30)∶(10～100)，优选1∶(0～20)∶(0.8～5.5)∶(10～40)的摩尔比搅拌混合均匀，于0～40℃下水解5～90分钟，得到钛的水解溶液；其中所说钛源为无机钛盐或者有机钛酸酯；所说有机碱为四丙基氢氧化铵，或者为由四丙基氢氧化铵与醇胺类化合物所组成的混合物，当为混合物时其组成应使四丙基氢氧化铵/钛的摩尔比为0.3～10，优选0.5～6；(3)、将步骤(2)所得钛的水解溶液与步骤(1)所得硅的水解溶液按照硅/钛=5～100，优选5～50的摩尔比在50～100℃下混合并搅拌反应0.5～6小时，得到钛硅胶体。(4)、将步骤(3)所得钛硅胶体在密封反应釜中按常规方法水热晶化，然后回收产品。本专利技术提供的方法中步骤(1)所说的有机硅酸酯其通式为R14SiO4，其中R1为具有1～4个碳原子的烷基。本专利技术提供的方法中步骤(1)所说的脂肪胺类化合物其通式为R2(NH2)n，其中R2为具有1～4个碳原子的烷基，n=1或2，其中优选的脂肪胺类化合物为乙胺、正丁胺、丁二胺或己二胺。本专利技术提供的方法中步骤(1)和(2)中所说的醇胺类化合物其通式为(HOR3)mN；其中R3为具有1～4个碳原子的烷基；m=1～3；其中优选的醇胺类化合物为单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。该两个步骤中所说醇胺类化合物可以相同或不同。本专利技术提供的方法中步骤(2)所说的无机钛盐可以是TiCl4、Ti(SO4)2或者TiOCl2。本专利技术提供的方法中步骤(2)所说的有机钛酸酯其通式为Ti(OR4)4，其中R4为具有1～6个碳原子的烷基，优选的为具有2～4个碳原子的烷基。本专利技术提供的方法中步骤(4)所说的晶化其条件是在110～200℃下水热晶化1～6天，或者是先在110～145℃下预晶化0.2～5小时，获得含有微小晶粒的钛硅混合体，然后再在150～200℃下晶化1小时至3天。附图说明图1为实施例1所得样品的X射线衍射(XRD)晶相图。与现有技术相比，本专利技术由于采用较为廉价的有机碱(烷基胺类或醇胺类，其价格仅为四丙基氢氧化铵价格的30～50分之一)对硅源进行水解，或者再用该有机碱代替部分四丙基氢氧化铵对钛源进行水解，使四丙基氢氧化铵主要起模板剂的作用而不是更多地作为水解过程中的碱源起作用，有效地利用了四丙基氢氧化铵，使钛能更有效地进入分子筛骨架，从而提高产品的活性；而另一方面，由于四丙基氢氧化铵主要起模板剂的作用而不是更多地作为碱源起作用，从而可以减少四丙基氢氧化铵的用量，以降低TS-1分子筛的制备成本。以下的实施例将对本专利技术作进一步的说明。在下述各实施例中，所用的四丙基氢氧化铵为日本东京化成产品，白碳黑为青岛硅胶厂产品，其余试剂均为市售的化学纯试剂。对比例1本对比例说明按照Thangaraj等人提出的方法(Zeolites,1992，第12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有ＭＦＩ结构的钛硅分子筛（ＴＳ－１）的制备方法，其特征在于该方法由下列步骤组成： （１）、将硅源、有机胺化合物和水按照１∶（０．０５～２．０）∶（５～１００），并在０～４０℃下水解１０～３００分钟，得到硅的水解溶液；其中所说硅源为硅胶、硅溶胶或者有机硅酸酯；所说有机胺化合物为脂肪胺类或者醇胺类化合物，或者是由它们相互混合组成的混合胺类化合物； （２）、将钛源、异丙醇、有机碱和水按照１∶（０～６０）∶（０．５～３０）∶（１０～１００）的摩尔比搅拌混合均匀，于０～４０℃下水解５～９０分钟，得到钛的水解溶液；其中所说钛源为无机钛盐或者有机钛酸酯；所说有机碱为四丙基氢氧化铵，或者为由四丙基氢氧化铵与醇胺类化合物所组成的混合物，当为混合物时其组成应使四丙基氢氧化铵／钛的摩尔比为０．３～１０； （３）、将步骤（２）所得钛的水解溶液与步骤（１）所得硅的水解溶液按照硅／钛＝５～１００的摩尔比在５０～１００℃下混合并搅拌反应０．５～６小时，得到钛硅胶体。 （４）、将步骤（３）所得钛硅胶体在密封反应釜中按常规方法水热晶化，然后回收产品。

【技术特征摘要】
1．一种具有MFI结构的钛硅分子筛(TS-1)的制备方法，其特征在于该方法由下列步骤组成(1)、将硅源、有机胺化合物和水按照1∶(0.05～2.0)∶(5～100)，并在0～40℃下水解10～300分钟，得到硅的水解溶液；其中所说硅源为硅胶、硅溶胶或者有机硅酸酯；所说有机胺化合物为脂肪胺类或者醇胺类化合物，或者是由它们相互混合组成的混合胺类化合物；(2)、将钛源、异丙醇、有机碱和水按照1∶(0～60)∶(0.5～30)∶(10～100)的摩尔比搅拌混合均匀，于0～40℃下水解5～90分钟，得到钛的水解溶液；其中所说钛源为无机钛盐或者有机钛酸酯；所说有机碱为四丙基氢氧化铵，或者为由四丙基氢氧化铵与醇胺类化合物所组成的混合物，当为混合物时其组成应使四丙基氢氧化铵/钛的摩尔比为0.3～10；(3)、将步骤(2)所得钛的水解溶液与步骤(1)所得硅的水解溶液按照硅/钛=5～100的摩尔比在50～100℃下混合并搅拌反应0.5～6小时，得到钛硅胶体。(4)、将步骤(3)所得钛硅胶体在密封反应釜中按常规方法水热晶化，然后回收产品。2．按照权利要求1的方法，其中步骤(1)所说硅源为有机硅酸酯，其通式为R14SiO4，其中R1为具有1～4个碳原子的烷基。3．按照权利要求1的方法，其中步骤(1)所说有机胺化合物为醇胺类化合物。4．按照权利要求1的方法，其中步骤(1)所说的脂肪胺类化合物其通式为R2(NH2)n，其中R2为具有1～4个碳原子的烷基，n=1或2。5．按照权利要求4的方法，其中的脂肪胺类化合物为乙胺、正丁胺、丁二胺或己二胺。6．按照权利要求1或3的方法，其中步骤(1)和(2)中所说的醇胺类化合物其通式为(HOR3)mN；其中R...

【专利技术属性】
技术研发人员：林民，舒兴田，汪燮卿，朱斌，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中国石化集团石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]