[发明专利]一种FER沸石分子筛的合成方法及所得的FER沸石分子筛

说明书

技术领域

本发明涉及一种FER沸石分子筛的合成方法及所得的FER沸石分子筛。

背景技术

镁碱沸石FER原系天然矿物。1977年由Plank等首次人工合成出的ZSM-35分子筛就是FER族中的一种。根据XRD衍生谱图，ZSM-35、ZSM-21、ZSM-38、Fu-9和镁碱沸石难以区分，因此被认为是同一沸石家族，即镁碱沸石族FER。FER沸石分子筛的结构特征是由0.43*0.55nm的十元环和0.34*0.48nm的八元环共同组成的二维孔道结构，由于其相较于ZSM-5具有更狭窄的孔道自由直径和较强的表面酸性，在某些反应如正丁烯异构化合成异丁烯、二甲苯异构化和CO加氢合成低碳烯烃反应中应用潜力巨大。

FER沸石的制备方法包括，首次由Plank等人使用经典的水热晶化法合成；20世纪80年代中期，由Bibby和Dale开创了非水体系合成法；之后，徐文旸等在双胺非水体系中合成FER沸石；以及后来陆续报道的用蒸汽相法、干粉体系和极浓体系合成FER沸石。

对于水热晶化法合成FER沸石分子筛，除了晶化体系的区别以外，采用的有机模板剂不同是各类工艺的主要区别，合成FER沸石的有机模板剂已报道的主要有吡咯烷、六亚甲基亚胺、1，4-环己二胺、哌啶、吡啶和2-氨基吡啶等等。以上有机模板剂均为结构复杂的有机含氮化合物，价格昂贵，同时涉及工艺均普遍使用晶种，如果不是用晶种，则晶化会变得困难或者晶化时间很长，该现状亟待解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中使用水热晶化法合成FER沸石分子筛使用的有机模板剂价格昂贵，且合成出硅铝比较高的FER沸石分子筛容易出现ZSM-5和丝光沸石等杂晶相，同时现有工艺存在均普遍使用晶种，如果不是用晶种，则晶化会变得困难或者晶化时间很长等的缺陷，提供了一种能够有效合成高硅铝比，显著降低模板剂成本，且不使用晶种的FER沸石分子筛的合成方法及所得的FER沸石分子筛。

本发明FER沸石分子筛的合成方法包括如下步骤：

(1)将碱源、铝源、硅源以及模板剂依次加入水中，得原料混合物，其中，所述的模板剂含有异丙胺和现有水热晶化法合成FER沸石分子筛的有机模板剂；

(2)将原料混合物进行水热晶化；

(3)之后将水热晶化的产物进行过滤、洗涤、干燥和焙烧即可。

下面，进一步的对本发明FER沸石分子筛合成方法的各步骤进行详细介绍：

(1)将碱源、铝源、硅源以及模板剂依次加入水中，得原料混合物，其中，所述的模板剂含有异丙胺和现有水热晶化法合成FER沸石分子筛的有机模板剂。

本发明中，所述的将碱源、铝源、硅源以及模板剂依次加入水中，较佳的每种物质的加入都待前一种物质完全溶解均匀混合后再加入。

本发明中，所述的碱源、铝源、硅源、模板剂以及水的用量较佳的为以摩尔比计铝源中Al₂O₃∶硅源中SiO₂∶碱源中MOH∶异丙胺∶现有水热晶化法合成FER沸石分子筛的有机模板剂∶H₂O的比值(0.002～0.1)∶1∶(0.01～0.1)∶(0.05～2.0)∶(0.005～1.0)∶(8～100)，更佳的为(0.005～0.05)∶1∶(0.02～0.08)∶(0.2～1.0)∶(0.02～0.5)∶(10～55)。

本发明中，所述的碱源为本领域常规所用碱源，较佳的碱金属氢氧化物，更佳的为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾，进一步更佳的为氢氧化钠。

本发明中，所述的铝源为本领域常规所用铝源，较佳的为硝酸铝、硫酸铝或偏铝酸钠，更佳的为硝酸铝。

本发明中，所述的硅源为本领域常规所用的硅源，较佳的为硅溶胶、硅酸钠或硅胶，更佳的为硅溶胶。

本发明中，所述的现有水热晶化法合成FER沸石分子筛的有机模板剂为本领域常规所用，较佳的为吡咯烷、六亚甲基亚胺、1，4-环己二胺、哌啶、吡啶或2-氨基吡啶。

本发明中，所述的水为本领域常规用水，一般为去离子水。

(2)将原料混合物进行水热晶化。

本发明中，所述的水热晶化的温度为本领域常规温度，较佳的为120℃～250℃，更佳的为140℃～220℃。

本发明中，所述的水热晶化的时间为本领域常规时间，较佳的为12小时～10天，更佳的为18小时～5天。

本发明中，所述的水热晶化使用的设备为本领域常规使用，一般为高压反应釜。