[发明专利]无有机模板条件下使用硅胶合成Beta分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化学、物理化学、材料化学、催化化学与化学工程领域，涉及分子筛的合成，特别涉及到采用低成本的硅胶作硅源，在无有机模板条件下合成Beta分子筛的方法。

背景技术

分子筛因其具有空旷的结构和大的表面积，因而被广泛应用于离子交换、吸附与分离、主客体化学等诸多领域，并在石油化工和精细化工工业中得到了广泛的应用。Beta分子筛是由美国Mobil公司在1967年研究成功，是高硅分子筛中唯一具有三维、十二元环孔径结构的分子筛，具有与X、Y型等大孔分子筛相近的吸附能力，比八面分子筛具有更高的硅铝比；被作为一个非常重要的催化剂应用在石油精炼和化工领域。由于Beta分子筛合成中必须加入大量的有机模板剂，最常用的是四乙基氢氧化铵，这种模板剂由于生成周期长、产率低，故价格昂贵，不利于Beta分子筛的工业化生产；人们一直尝试用更廉价的有机模板剂合成Beta分子筛。

肖丰收等人在无有机模板剂条件下成功合成出Beta分子筛（CN101249968A，发明名称为“无有机模板无模板剂合成Beta分子筛的方法”）。该专利公开的合成Beta分子筛的步骤：混合碱金属氧化物源、氧化铝源、二氧化硅源和水，搅拌合成初始硅铝凝胶；然后加入Beta分子筛晶种，室温搅拌，在100~180℃温度下，晶化12~24小时，水热合成出Bcta分子筛；其中，合成初始硅铝凝胶的原料摩尔配比为：SiO₂/A1₂O₃=31.4~40.3，Na₂O/SiO₂=0.240~0.342，H₂O/SiO₂=13~50；Beta分子筛晶种按摩尔的SiO₂/A1₂O₃=22~25，加入的量按质量为二氧化硅源的5%~20%。

尽管不使用有机模板在一定程度上降低了成本，但使用白炭黑作硅源，合成的成本仍然很高，合成的相区也较窄。因此，继续减低成本，使用更低廉的硅源代替白碳黑，这些在实际工业中都是必须考虑的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种在无有机模板条件下使用低成本的硅胶合成Beta分子筛的方法。

本发明为解决技术问题提出的解决方案为：

提供一种无有机模板条件下使用硅胶合成Beta分子筛的方法，包括：

将碱金属氧化物源、氧化铝源、水和硅胶混合，室温搅拌形成硅铝溶液，加入1.0~20.0%的Beta分子筛作为晶种；然后在100～180oC晶化0.5～8天，水热合成Beta分子筛；其中，硅铝溶液中各成分按Na₂O/SiO₂= 0.24~0.40、SiO₂/Al₂O₃ =20.0~40.0，H₂O/SiO₂ =12~50的摩尔比例进行配比；所述作为晶种的Beta分子筛的SiO₂/Al₂O₃ =20~28，晶种加入量按占硅胶的质量百分数计算。

本发明中，所述硅铝溶液的混合步骤为：将碱金属氧化物源、氧化铝源溶解在水中，再将硅胶加入，室温搅拌1~4小时。

本发明中，所述碱金属氧化物源是氢氧化钠。

本发明中，所述的水是去离子水。

本发明中，所述氧化铝源可以为铝酸钠或硫酸铝。

本发明中，所述硅胶是含1～3%水的二氧化硅固体。

本发明使用的环境友好价格低廉的无机物：硅源、碱金属氧化物源、铝源和去离子水及工业Beta分子筛等。二氧化硅源可为硅胶（青岛硅胶厂出品），碱金属氧化物源可以为氢氧化钠，氧化铝源可以为铝酸钠，水可以是去离子水。本发明也可以选用通常的二氧化硅源、氧化铝源，如水玻璃、硫酸铝等。

所述的初始硅铝凝胶的原料摩尔比中，SiO₂、A1₂O₃的用量均不包括Beta分子筛晶种中的SiO₂、A1₂O₃的量，只是合成初始硅铝溶液的原料配比；而Na₂O的用量，应计算氢氧化钠和铝酸钠的Na₂O摩尔数的总和。