[发明专利]DDR沸石分子筛的制备方法

说明书

本发明涉及一种DDR沸石分子筛的合成方法，主要解决现有技术存在合成DDR沸石分子筛所用有机模板价格昂贵以及DDR分子筛晶体尺寸过大的问题。本发明通过使用可从市售获取的二甲基二异丙基铵DMDIPA⁺作模板剂，按照DMDIPA⁺:YO₂:M₂O:X₂O₃:H₂O＝0.05～1.0:1:0～0.75:0～0.1:1～100的组成，将混合物在90～220℃温度下水热晶化8～350小时，其中Y为至少一种骨架四价元素、X为至少一种骨架三价元素、M为碱金属元素的方法得到多孔结晶DDR沸石分子筛材料。本发明使用的模板剂成本较低，合成得到的DDR沸石分子筛晶粒尺寸小。本发明操作简单，合成范围广，便于进行推广。

技术领域

本发明涉及一种沸石分子筛的合成方法，更确切地说是涉及一种DDR沸石分子筛的合成方法。

技术背景

沸石分子筛是一种结晶多孔硅酸盐材料，被广泛用作吸附剂、离子交换剂和工业催化剂。目前，经国际分子筛协会核准的分子筛拓扑结构已经达到了231种。

DDR型沸石分子筛骨架结构由[4³5⁸6¹][5¹²]和[4³5¹²6¹8³]等3种类型的多面体结构单元组成，其最大孔道窗口由8个TO₂四面体围成。DDR分子筛的孔道直径为这与许多小分子气体直径相当。因而，DDR分子筛是一种高选择性的吸附剂，在低碳化合物如CO₂/CH₄、丙烷/丙烯等的吸附性分离方面有较多的应用。

Gies于1986年首次报道了全硅型DDR沸石deca-dodecasil 3R(DD3R)的合成方法(Z.Kristallogr.1986,175,93-104)，合成中使用了金刚烷胺为模板剂，晶化时间长达6-9周。此后，Stewart等人成功将Al引入到DDR分子筛骨架，合成得到DDR结构的沸石Sigma-1(Stud.Surf.Sci.Catal.,1988,37,57-64)。采用水热二次晶化的方法，Zhou等人制备了不同形貌的DDR分子筛(US 8821616 B2)及分子筛膜(US 8673057)，可以更好地实现气体吸附分离。此外，日本NGK Insulators公司也申请了关于DDR分子筛膜合成及应用的专利(US8263516)。以上合成DDR分子筛的方法中都使用了昂贵的金刚烷胺作模板剂，合成成本较高，难以实现大规模工业生产。

Mobil公司利用甲基托品醇阳离子(methyltropinium cation)作模板剂合成了含Al(或B、Ga、Fe)的DDR结构分子筛ZSM-58(US 4698217)，其晶粒大小为数微米。Grunewald-Luke等人使用奎宁环阳离子作模板剂合成得到了硅硼DDR分子筛(J.Mater.Chem.,1999,9,2529-2536)，其晶粒大小可达数十微米。然而，过大的晶粒尺寸对分子筛孔内的传质扩散十分不利，降低了分子筛在反应中的催化性能。

因此，开发一种成本较低的有机模板剂用于规模化制备小晶粒DDR沸石分子筛具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的合成DDR分子筛所用模板剂价格昂贵以及DDR分子筛晶体过大的问题，提供一种DDR分子筛的合成方法。该方法采用成本较低的有机模板剂合成晶体尺寸较小的DDR沸石分子筛，具体来说就是使用二甲基二异丙基铵为模板剂合成DDR沸石分子筛。

本发明采取的技术方案如下：