[发明专利]在无有机模板条件下高效合成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，特别涉及到采用采用硅胶作硅源及无有机模板无模板合成Beta沸石分子筛的方法。

背景技术

传统Beta分子筛是在TEA⁺等有机模板存在的条件下制备的，存在非常明显的缺点：有机模板剂的价格相对很高；除去分子筛中的有机模板剂通常使用高温灼烧的方法，这样就会产生大量的有害气体，污染环境。

肖丰收等人在无有机模板剂条件下成功合成出Beta沸石分子筛(CN Patent No101249968A)，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分子筛的初始硅铝凝胶的原料摩尔配比为：SiO₂/Al₂O₃＝31.4～40.3，Na₂O/SiO₂＝0.260～0.342，H₂O/SiO₂＝13～50；Beta沸石晶种的摩尔比为SiO₂/Al₂O₃＝22～25，加入的量按质量为二氧化硅源的5％～20％。该方法虽然避免了有机模板的使用，降低了生产成本，但不可避免地存在着无有机模板合成分子筛的弊端，例如容易产生杂晶、原料利用率低等。特别是目前该方法的硅源的利用率比较低(25-35％)，晶种不能重复利用，水的用量较高同时造成单釜产率降低，制约生产效率。

因此，提高无有机模板条件下合成Beta分子筛的单位产量，极大地降低生产成本和能耗；同时充分利用母液的各种组分合成出质量好的Beta分子筛；并且产物可以继续作为晶种在合成中再利用，这些都是Beta大规模工业化必须解决的问题。

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，提供一种利用硅胶作硅源无模板，在无有机模板条件下高效合成的Beta分子筛的方法。

本发明提出的解决方案是：

在无有机模板条件下高效合成Beta分子筛的方法，包括步骤：

(1)将碱金属氧化物源、氧化铝源溶解在水中，再加入二氧化硅源，室温搅拌混合1～4小时形成硅铝溶液；控制各反应物的加入量，使得硅铝溶液中具备下述摩尔比例关系：Na₂O/SiO₂＝0.188～0.376，SiO₂/Al₂O₃＝20.0～40.0，H₂O/SiO₂＝8～12；

(2)按二氧化硅源质量1.0～20.0％的加入量向硅铝溶液中加入SiO₂/Al₂O₃＝20～28的Beta分子筛作为晶种，在100～180℃条件下晶化0.5～8天，水热合成Beta分子筛；反应完成后室温冷却，将固体结晶产物与母液分离，用去离子水洗涤至中性后，干燥得到Beta分子筛粉末。

本发明作为晶种的Beta分子筛可以使用由南开分子筛厂提供的工业Beta沸石，也可以使用其它焙烧过的或未焙烧的Beta分子筛做晶种，晶种的SiO₂/Al₂O₃＝20～28。加入的Beta沸石晶种的量按质量优选为二氧化硅源的1～20％。选择SiO₂/Al₂O₃不同的Beta沸石做晶种，对最终产品的硅铝比、结晶度影响不大。

本发明的晶化温度可以是通常的合成分子筛的晶化温度，如背景技术的130～150℃；优选的晶化温度在100～180℃，优选的晶化时间在0.5～8d。

本发明中，作为扩展的应用方法，是将最终获得的Beta分子筛作为晶种，在新一轮合成Beta分子筛的过程中继续使用。

本发明中，作为扩展的应用是对晶化后的母液充分利用：将固体结晶产物与母液静止分层后，取上清液用于新一轮的Beta分子筛合成过程。

通过上述扩展的应用方式，本发明中可以将硅源(以SiO₂计)的利用率提高到85％以上。

本发明中，所述碱金属氧化物源是氢氧化钠。

本发明中，所述氧化铝源为铝酸钠或硫酸铝。