[发明专利]一种LTA型磷酸硅铝分子筛的合成方法及由其制备的催化剂

说明书

本发明涉及一种LTA型磷酸硅铝分子筛的合成方法及由其制备的催化剂。合成分子筛过程为：将磷源，铝源，硅源，氟源以及季铵碱或氨水加入到离子液体中，在搅拌下使其混合均匀得到初始反应混合物，然后置于反应釜中，在110～280℃下晶化1～180小时；晶化产物经过过滤，洗涤，烘干，得到具有LTA结构的磷酸硅铝分子筛原粉。本发明为离子热法合成，采用季铵碱或氨水作为共模板剂，反应可在常压或较低自生压力下进行，晶化产物具有良好结晶度和酸性特征的LTA型磷酸硅铝分子筛。本发明还涉及该LTA结构的磷酸硅铝分子筛在含氧化合物转化制低碳烯烃反应中的催化应用。

技术领域

本发明涉及一种具有LTA结构的磷酸硅铝分子筛及其制备方法。本发明还涉及上述材料在含氧化合物转化制低碳烯烃反应中的催化应用。

背景技术

分子筛材料由于其规则的孔道结构,可调变的孔道组成以及独特的理化性质，被广泛应用于催化，离子交换，分离，吸附等领域。自从1982年，美国联合碳化物公司(UCC)成功合成出一系列磷铝分子筛及其衍生物以来(US4310440)，磷酸铝分子筛及其杂原子取代衍生物一直是材料界和催化领域的研究热点之一。其中，具有LTA拓扑结构的磷酸硅铝分子筛SAPO-42，由于其适宜的孔道结构和酸性质，在甲醇制烯烃(MTO)反应中呈现出较好的催化性能。

SAPO-42(LTA)分子筛，拥有独特的由SOD笼以简单立方形式排列而形成的三维骨架结构，其骨架由PO₂⁺，AlO₂^-和SiO₂四面体交替连接组成，孔径为0.41×0.41nm，笼大小1.105×1.105nm，属于小孔分子筛。SAPO-42分子筛可广泛应用于催化，分离等领域。

1984年，美国联合碳化物公司采用水热合成法首次合成SAPO-n系列分子筛(US4440871)，这其中包括了磷酸硅铝分子筛SAPO-42。2004年，Morris，R.E.等人发展了一种磷酸铝分子筛的离子热合成方法(Nature430,1012-1016(2004))。与传统的水热方法相比，离子热合成法可以在常压下进行，消除了反应过程中溶剂自生高压带来的安全隐患；并且在合成过程中，离子液体可作为溶剂和模板剂；反应后离子液体可回收利用。2013年，中国海洋石油总公司报道了采用离子热法连续合成SAPO-42分子筛的方法(CN103553074)，在合成中所采用的共模板剂均为有机胺，包括二正丙胺，二乙胺，三乙胺和1,6己二胺中的一种或多种，而且专利中并未就SAPO-42分子筛中硅掺杂的程度和分子筛酸性进行说明，也不包含SAPO-42分子筛的催化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有LTA结构的磷酸硅铝分子筛及其在甲醇制低碳烯烃反应中的应用。

为实现上述目的，本发明采用离子热合成，采用季铵碱/氨水作为共模板剂，通过电荷匹配协同效应，有效促进了离子热合成LTA结构分子筛过程中硅原子的掺杂，所合成的LTA磷酸硅铝分子筛具有独特的酸性特征，在甲醇制低碳烯烃反应中表现出非常优异的催化性能。

一种LTA结构的磷酸硅铝分子筛，其特征在于，化学组成为：

mR·nT·uQ·(Si_xAl_yP_z)O₂