[发明专利]低硅铝比Kenyaite及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低硅铝比的Kenyaite及其制备方法。

背景技术

Kenyaite是一种层状的硅酸盐材料，它可以从自然界矿物中获取，也可以通过人工合成的方法的得到。它的化学式为Na₂O·22SiO₂·10H₂O，其中的Na也可以为其它碱金属元素，比如K，Rb和Cs等取代，Si也可以部分地被其它元素所取代，一般为三价元素，包括B，Al，Fe和Ga等，x的数值随干燥程度而定，一般在10以下。Kenyaite的层间距一般在20?左右，由于其层间距较大，因而可以容许较大的分子在其层间自由进出，其层间的碱金属阳离子能够被质子所交换，从而使其带有酸性，相比Magadiite和Octosilicate等其它的层状硅酸盐，Kenyaite具有更高的结构稳定性，因此它本身可以作为催化剂使用。

Kenyaite可以通过无有机模板剂的方法合成出来【 American Mineralogist, 1983, 818-826】，但是在无有机模板剂的条件下，晶化时间非常长，通常约为数周，且得到产物中含有过多的杂质，如石英等。

通过使用有机模板剂的方法可以更好地合成出Kenyaite，专利US 5063039提供了一种水热合成Kenyaite的方法，所使用的模板剂为三甲基胺和四丙基胺等，Kenyaite中的Si也可以部分被三价元素如Al, B, Cr和Fe等所取代。

专利US 7314843使用同时含有末端羟基和末端氨基等两种基团的有机化合物，比如反式4-氨基环己醇作为模板剂也合成出了Kenyaite。

US 8021637则使用长链二元醇作为模板剂合成全硅及含铝的Kenyaite。

使用聚乙二醇作为模板剂也能获得纯度很高的Kenyaite，如文献【石油化工（増刊），2004,33,1170】和文献【Journal of Porous Materials,2003,10,5】都使用了聚乙二醇作为模板剂来水热合成Kenyaite。

当硅酸盐多孔材料中部分的四面体配位的Si被Al取代时会产生一定量的Bronsted酸性位，从而作为固体酸对酸催化的有机反应起到催化效果。但采用现有的技术方法，Kenyaite中的四面体配位的Si很难直接被Al所取代，即得不到低硅铝比的Kenyaite，从而导致了该材料的酸性位密度不足，限制了其在酸催化有机反应中的应用。

目前，尚未有低硅铝比Kenyaite及其制备方法的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是获得具有低硅铝比的Kenyaite。它具有较强的固体酸性质和较大的层间距离。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种解决上述技术问题之一的低硅铝比Kenyaite的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种低硅铝比Kenyaite材料，包含如下以摩尔比表示的化学组成：SiO₂:nAl₂O₃，其中0.01≤n≤0.25，

上述技术方案中，优选的技术方案：0.02≤n≤0.20。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种低硅铝比kenyaite材料的制备方法，包括如下几个步骤：

a) 将含硼的Kenyaite、铝盐、和水按照B₂O₃:（0.1~6）Al₂O₃: (10~1000)H₂O的摩尔配比均匀混合制得混合物；

b) 将上述混合物在室温~200℃下水热晶化1~80小时，得到硅铝比kenyaite材料。

上述制备低硅铝比Kenyaite的技术方案中，铝盐为硝酸铝，硫酸铝和氯化铝中的至少一种。

上述制备低硅铝比Kenyaite的技术方案中，混合物的摩尔配比优选为B₂O₃:（0.2~4）Al₂O₃: (50~500)H₂O。

上述制备低硅铝比Kenyaite的技术方案中，晶化温度优选为室温~180℃，晶化时间优选为2~60小时。

上述制备低硅铝比Kenyaite的技术方案中，含硼的Kenyaite的制备方法包括下列几个步骤：