[发明专利]SAPO-5和SAPO-44共生分子筛的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SAPO-5和SAPO-44共生分子筛的合成方法。

背景技术

1984年，Lok等人首先将Si引入AlPO₄系列分子筛中，合成出一类新的磷酸硅铝(SAPO-n)分子筛，这类分子筛包括13种由四面体构成的三维微孔骨架结构，其中有些属于新型结构，有些则与常规沸石相似，具有从六元环至十二元环的孔道结构，孔径在0.3～0.8nm间，因此能适应不同尺寸分子吸附和扩散的要求。

SAPO-5分子筛属于AFI型分子筛，其骨架是由两个四元环和六元环交替组成的十二元环的一维线性且不互相交叉孔道系统，属于大孔径分子筛，而SAPO-44的晶体结构类似于菱沸石型(CHA)，其基本结构单元为双六元环，这些双六元环通过部分四元环相连，形成了具有最大为八元环的三维孔道结构，属于小孔径分子筛。

小孔径结构的SAPO-44分子筛择形选择性很高，同时具有杰出的热稳定性和湿热稳定性，在甲醇转化制化制低碳烯烃过程(MTO)中，由于它的孔径大小约为0.43nm，仅对C₁～C₄的烃类具有择形选择性，使用它作为催化剂可使得甲醇转化的绝大部分产物是低碳烯烃，无芳香族化合物和支链异构物生成，提高了MTO过程的转化率和产率。而大孔径的SAPO-5分子筛在择形催化、吸附分离、光化学转化领域、非线性光学材料制备、碳纳米管制备、空气污染。治理和催化剂载体等领域具有很大的应用潜力。

美国专利WO9919254公开了一种制备含有磷硅铝酸盐SAPO-44或基本上纯的SAPO-44的分子筛的方法以及一种将如此制备的分子筛用于含氧化合物转化成烯烃的方法。

中国专利CN1299775A公开了一种制备SAPO-17和SAPO-44分子筛的方法，这种方法通过控制硅源与磷源比来合成SAPO-17和SAPO-44的单一分子筛以及它们的共生分子筛。

李君等用水热法合成了SAPO-44分子筛(西北大学学报自然科学版，1995，25(6))，并对它的化学组成、热稳定性、吸附性能、表面酸性及催化性能进行了研究。

SAPO分子筛作为活性组分，在催化剂的整个合成过程中起着非常重要的作用，而SAPO-5和SAPO-44分子筛的应用十分广泛，在此基础上，合成它们的共生分子筛以期得到更好的应用以及更好的发展空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中合成的多孔材料孔径单一、活性不高的问题，提供一种SAPO-5和SAPO-44共生分子筛的合成方法。该方法合成的共生分子筛具有多级孔道结构、活性较高的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种SAPO-5和SAPO-44共生分子筛的合成方法，将水、磷源、铝源、硅源及模板剂混合均匀，制备的原料混合物具有下列摩尔组成：Al₂O₃∶P₂O₅∶SiO₂∶R∶H₂O＝1.0∶0.6～1.2∶0.2～1.2∶0.8～2.5∶20～100，将原料混合物在150～220℃晶化2～160小时，所得固体经水洗和干燥即得到共生分子筛，其中R为环己胺单模板剂或环己胺与三乙胺、二乙胺或四乙基氢氧化铵中任意一种组成的复合模板剂。

上述技术方案中，共生分子筛中以重量百分比计SAPO-44分子筛的含量为45～98％。环己胺的用量按摩尔百分比计优选范围为占复合模板剂总量的30～90％。所述铝源为铝盐、异丙醇铝、活性氧化铝、假勃姆石或拟薄水铝石中的至少一种；所述硅源为硅溶胶、水玻璃、活性二氧化硅或正硅酸酯中的至少一种；所述磷源为正磷酸、磷酸盐、或磷氧化物中的至少一种。有机模板剂为环己胺或环己胺与三乙胺、二乙胺、四乙基氢氧化铵中任意一种的混合模板剂。

具体的分子筛合成方法按以下步骤进行：

1、按照上述原料摩尔配比，称取一定量的硅源、磷源、铝源、水和模板剂；

2、将称好的物料混合，并进行充分的搅拌形成凝胶；

3、将步骤2所得的凝胶水热晶化，晶化反应后的产物进行过滤和分离，得到的固体经水洗、干燥即可得到SAPO-5和SAPO-44共生分子筛。