[发明专利]复合孔沸石β的合成与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的复合孔沸石β合成方法，还涉及所合成的复合孔沸石β用于烃类转化催化剂的用途。 

背景技术

在沸石领域中，复合孔沸石指的是沸石在原有孔结构的基础上引入进一步的孔结构从而形成复合孔结构，进而改变了沸石的孔结构和提高了沸石的孔隙率，相应改变了沸石的传质性能和催化活性。 

自从美国Mobil公司于1992年首次合成MCM-41系列介孔沸石并发现这类沸石能够快速传质且具有可用于烃类转化的高催化活性[cf.Kresge,C.T.,Leonovicz,M.E.,Roth,W.,J.,Vartuli,J.S.Nature353,(1992),710.]后，逐渐有越来越多的沸石被成功引入了介孔结构，从而为沸石提供了更广泛的工业应用可能性。 

复合孔沸石β就是这样一种沸石，其中沸石β在原有微孔结构基础上进一步引入介孔结构，从而形成同时包含微孔和介孔的复合孔结构，进而改进了沸石β的传质效率和对烃类分子转化的催化活性。 

Ryoo等开发了一种用于合成同时包含微孔和介孔的沸石的双官能表面活性剂，并由此获得了沸石纳米板和介孔沸石。但所述双官能表面活性剂成本极高，从而使其工业应用受限。因此，本领域仍然需要进一步改进所述复合孔沸石β的合成。 

为了降低复合孔沸石β的工业应用成本，本发明人在中国专利申请CN 1749162A中成功合成了复合孔沸石β，其中应用了聚季铵盐-6(聚二烯丙基二甲基氯化铵)和TEAOH(四乙基铵氢氧化物)的混合物作为模板剂(参见其中的实施例2及附图8-9)。该专利申请在此全文引入作为参考。 

按照这种合成方法，基于本领域的传统理念，在所应用的组合模板剂中，小分子有机模板剂即TEAOH用于形成微孔，而高分子有机模板剂即聚季铵盐-6用于形成介孔。因此，这两种有机模板剂必须良好匹配，否则在所合成的沸石中很容易形成无定形多孔材料。因此，尽管对于工业应用来说已经比Ryoo等的双官能表面活性剂更为可行，但这种组合模板剂使复合孔沸石β的合成略显复杂。 

基于这种现状，本发明人现在已经令人惊讶地发现可以仅应用含有可离解聚二烯丙基二甲基铵(PDADMA)阳离子的聚合化合物如聚季铵盐-6作为模板剂成功合成复合孔沸石β。鉴于这种聚合化合物如聚季铵盐-6是比TEAOH更为便宜的工业试剂，由此，本发明使复合孔沸石β的合成工艺进一步简化和合成成本进一步降低，从而有利于这种复合孔沸石β更为广泛的工业应用。 

发明内容

因此，本发明提供了一种复合孔沸石β的水热合成方法，该方法可以通过常规的沸石水热合成过程进行，但其中使用一种模板剂代替现有技术中的组合模板剂形成了复合孔沸石β的微孔结构和介孔结构，从而进一步改进了现有技术中复合孔沸石β的合成工艺。 

具体地，本发明提供一种复合孔沸石β的水热合成方法，其中在水热晶化过程中使用含有可离解聚二烯丙基二甲基铵(PDADMA)阳离子的聚合化合物作为模板剂，其中以SiO₂计的硅源与以PDADMA阳离子单体计的聚合化合物的用量摩尔比SiO₂/PDADMA为1-10，优选为3-8，和最优选为5-7，其中以SiO₂计的硅源与以碱金属氧化物M₂O计的碱源的用量摩尔比SiO₂/M₂O为1-10，优选为3-8，和最优选为4-6，和其中水热晶化过程的温度为150-230℃，优选为170-200℃，和持续时间为48-312小时，优选为60-240小时，和最优选为72-120小时。 

按照本发明，其中铝源和水溶剂的用量可以按照本领域常规确定，但优选其中以SiO₂计的硅源与以Al₂O₃计的铝源的用量摩尔比 SiO₂/Al₂O₃为20-100，更优选为30-80，和最优选为40-55，和优选其中水与以SiO₂计的硅源的用量摩尔比H₂O/SiO₂为10-80，更优选为25-65，和最优选为40-50。