[发明专利]微波法合成复合分子筛的方法及其催化性能应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种以廉价高岭土为原料微波法合成复合分子筛的方法，特指以高岭土和无机硅酸盐为原料，十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，通过微波法合成复合分子筛，并将其应用于催化苯酚与叔丁醇烷基化反应。

背景技术

复合分子筛是在介孔分子筛的基础上发展起来的一种新型分子筛，它同时具有介孔和微孔两种孔分布，结合了介孔材料的孔道优势与微孔分子筛的强酸性和高水热稳定性，使两种材料优势互补，从而克服了介孔分子筛或者微孔分子筛单独使用在工业应用上的缺点。复合分子筛具有很高的酸性和水热稳定性，使其在石油化工和精细化学品合成中具有广泛的应用前景。高岭土是自然界中常见的一种粘土矿物，在一定温度下焙烧可以脱去结构水，转化为具有很高活性的偏高岭土，被广泛地应用于分子筛的合成中[H.Z.Ma等，Journal of Hazardous Material，2006，136：365-370]。

微波是指波长在1米至1毫米之间、频率在300MHz至300000MHz之内的无线电波。微波在进行直线传播的过程中遇到不同物料时会产生反射、吸收和穿透现象，微波能量场高速不断地变换着正负极性，使物质分子的运动发生巨变，互相碰撞、摩擦、挤压，从而使动能即微波能转化为热能，对物质进行加热。和传统的加热方法相比较，微波加热具有速度快，没有温度梯度和热应力，没有滞后效应等特点。微波法已广泛用于分子筛的合成中[Tingshun Jiang 等，Journal of Solid State Chemistry.2008，181(9)：2298-2305]。

烷基苯酚是通过苯酚和烯烃、脂肪醇或氯代烃经过烷基化而制得，它是精细化工生产中的重要中间体，广泛用于表面活性剂、抗氧剂、涂料、橡胶、热稳定剂、紫外线吸收剂等的生产。近年来介孔分子筛催化剂或离子液体在苯酚烷基化反应中得到广泛的应用[K.Rajasekar等，Catalysis Communication，2007，8：635-643]，但是以复合分子筛为催化剂的报道却很少。

本发明以廉价的高岭土为硅、铝源，补加一定的硅源微波法合成了复合分子筛材料Y/MCM-41，并考察了合成过程中不同因素的影响。并对样品进行了表征，研究了催化剂对苯酚叔丁醇烷基化反应中的催化性能。合成出了高质量的复合分子筛，并且对苯酚与叔丁醇的烷基化反应具有一定的催化活性。

发明内容

本发明的目的是提出了一种以高岭土和硅酸钠为原料，以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂采用微波法制备复合分子筛的方法，并将其应用于催化苯酚与叔丁醇的烷基化反应。

本发明中复合分子筛，其具体合成方法如下：

(1)高岭土的处理：将高岭土在700～800℃下煅烧2h即得具有化学活性的偏高岭土。

(2)导向剂的制备：称取硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)溶于蒸馏水中，搅拌均匀，剧烈搅拌下加入NaAlO₂使混合物的最终摩尔比为：SiO₂∶Na₂O∶Al₂O₃∶H₂O＝1∶1.25～2∶0.06～0.125∶20～40，续搅2h以上，停止搅拌，然后室温静置陈化1～3d。

(3)Y型分子筛前驱物溶胶的制备：在3％的NaOH溶液中，搅拌下分别缓慢加入导向剂、硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)和偏高岭土粉，使原料的摩尔配比为：SiO₂∶Na₂O∶Al₂O₃∶H₂O＝1∶1.25～2∶0.06～0.125∶22～44，继续剧烈搅拌数小时，装入不锈钢反应釜，在80～140℃的温度下晶化8～16h即得Y型分子筛前驱物溶胶。