[发明专利]一种纳米Y型分子筛的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米Y型分子筛的合成方法，具体地说是一种不需添加经过预先处理的晶种胶，不经陈化过程，直接经过晶化过程合成纳米Y型分子筛的方法。

背景技术

Y型分子筛具有天然矿物八面沸石的骨架结构，其骨架结构类型代码为FAU，属于六方晶系，空间群为Fd-3m。Y型分子筛的结构单元为β笼，其中β笼像金刚石中的碳原子一样排列，相邻的β笼之间通过六方柱笼连接，从而形成一个超笼结构和三维孔道体系。超笼中含有4个按照四面体取向的十二元环孔口，其直径为Y型分子筛中空体积约占50％。

20世纪60年代初，Linde公司首次将Y型分子筛用作裂解催化剂的主要成分，从而改变了石油炼制的面貌。随后Y型分子筛开始大量应用于石油炼制与石油加工过程，至今Y型分子筛仍是流化催化裂化(FCC)催化剂的主要活性组分。纳米分子筛具有孔道长度短，外表面积大的特点，有利于反应物和产物的扩散，可以有效抑制反应深度，故而积碳量低，特别适宜于在分子筛表面进行的反应和扩散控制的反应。在催化裂化、加氢裂化及异构化等反应过程中，具有很高的裂化活性和良好的选择性，可以显著提高渣油、重油的裂化度和汽油的辛烷值，在FCC方面有广阔的应用前景。

目前主要采用水热合成法制备Y型分子筛，一般先配制晶种胶，然后对利用陈化后的晶种胶配制的合成体系进行晶化，得到分子筛产物(CN1285314A，CN1160676A)。其中可以通过多加晶种(USP4587115)、添加表面活性剂(USP3516786，USP4372931)或乙醇(CN1176848A)来达到减小分子筛晶粒的目的。此外，用高速搅拌、低温晶化以及微波晶化(USP4778666，USP4587115)、多步晶化(CN1081425A)及超重力状态下合成(CN101177281A)等手段也可以使产物的粒径减小。但这些方法步骤繁琐，对合成条件要求苛刻，并且很难将分子筛的粒径减小至100nm以下。虽然近年有报道采用透明的合成体系可以合成粒度在100nm以下的纳米Y型分子筛(Micropor.Mesopor.Mater.59(2003)13；Stud.Sur.Sci.Catal.125(1999)141；Micropor.Mesopor.Mater.89(2006)227；Micropor.Mesopor.Mater.74(2004)189)，但合成体系普遍需要长时间的陈化过程，因而合成周期较长，合成效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米Y型分子筛的合成方法，该方法不需添加经过预先处理的晶种胶，不需要陈化过程，反应混合物直接经过晶化过程获得分子筛产物；合成的分子筛晶化良好，平均粒径小于70nm，粒度大小均匀。

本发明提供了一种纳米Y型分子筛的合成方法，其主要合成步骤为：在合成釜中依次加入去离子水、有机模板剂和铝源，搅拌至溶解；然后加入硅源，充分搅拌或加热使溶液至半透明或透明，加入钠源；将合成釜密封，在90～130℃下水热晶化60～110小时；然后将合成釜冷却至室温，进行液固分离；固体经去离子水洗涤至洗液的pH8-9，再经脱水干燥，得到纳米Y型分子筛。

本发明提供的纳米Y型分子筛的合成方法，所述有机模板剂为四甲基氢氧化铵(TMAOH)；所述铝源为异丙醇铝；所述硅源为硅溶胶、白碳黑、正硅酸乙酯中的至少一种；所述钠源为NaOH、NaCl、NaNO₃等可溶性钠盐中的至少一种。

本发明提供的纳米Y型分子筛的合成方法，所述各原料的摩尔比为：SiO₂/Al₂O₃＝3.5～4.5，Na₂O/Al₂O₃＝0.020～0.050，H₂O/Al₂O₃＝230～270，TMAOH/Al₂O₃＝4.0～5.0。

本发明具有下述技术效果：

本发明的合成方法中，反应混合物中不需添加经过预先处理的晶种胶，因而操作简便；配料时在其它合成原料混合均匀形成半透明或透明溶液后，再加入钠源，这样可省去陈化过程，直接通过晶化过程得到纳米Y型分子筛产物，从而能够显著缩短合成周期，提高合成效率。此外，本发明合成的纳米Y型分子筛分子筛具有晶粒小(平均粒径小于70nm)且颗粒度均匀等特点。

附图说明

图1为本发明纳米Y型分子筛X射线衍射谱；

图2为本发明纳米Y型分子筛透射电镜照片。