[发明专利]一种结构导向剂、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种结构导向剂、制备方法及其应用，所述结构导向剂为双子型季铵盐或双子型季铵碱，结构导向剂的分子式为(CH₃CH₂)₃N⁺RN⁺(CH₃CH₂)₃2X^‑，其中R为苯或烷基苯，X^‑为卤素或氢氧根。本发明所述的AFX分子筛的制备方法采用新型结构导向剂，此类结构导向剂价格便宜，容易合成，可以直接一步水热法合成高Si/Al比的AFX分子筛。

技术领域

本发明属于分子筛制备技术领域，尤其是涉及一种结构导向剂、制备方法及其应用。

背景技术

沸石分子筛由于具有独特的孔道择形性，独特的固体酸性性质以及优良的离子交换性质，因而应用非常广泛，在吸附，分离和催化等方面都已展现出了巨大的商业应用价值。其中，微孔分子筛，如SSZ-13(CHA)、SSZ-39(AEI)、LZ-214(RHO)和SSZ-16(AFX)分子筛在处理含NO_x的柴油车尾气的NH₃选择性催化还原(NH3-SCR)技术中，显示出优越的活性和催化稳定性。

AFX型分子筛是一种有独特8元环孔和笼结构的小孔分子筛，具有商业价值的小孔分子筛，在甲醇生产轻质烯烃(MTO)反应、NH3-SCR脱硝反应起着重要的作用。AFX拓扑结构具有六方晶体结构，可以看作由6元环按照AABBCCBB方式沿着c轴堆积形成，骨架密度为15.1 T/1000 ų，和CHA结构完全相同，其孔道由具有8元环的微孔(3.73 Å)组成，包含一个拉长的椭圆形aft笼 (5.5 × 13.5 Å) 和一个较小的 gme 笼 (3.3 × 7.4 Å)。此前通过结构导向剂合成的典型的AFX为SSZ-16，具有较低的Si/Al比( 6)，AFX结构分子筛最先是在SAPO-56合成中发现的，而硅铝酸盐结构的SSZ-16则是由Zones首先合成的，所用的结构导向剂是1,1-(丁烷-1,4-二基)双[4-氮杂-1-烷]二溴化物(DABCO)。此后，人们陆续发现了其他的几种结构导向剂，如双子型季铵盐(N, N-双三乙基戊烷二基二铵)，一般所制得的AFX最高Si/Al比接近5，只有通过体积大和带有刚性，昂贵的结构导向剂1,3-双(1-金刚烷基)咪唑鎓盐可以得到富硅（Si/Al=16.8）的AFX分子筛。在AFX合成过程中，可以通过常见无机硅源和铝源，或者通过FAU分子筛转晶合成。据报道，所制备的AFX沸石SiO₂/Al₂O₃摩尔比通常在8至15的范围内。Lobo等人报道了沸石AFX(SSZ-16)只能在限制的SiO₂/Al₂O₃摩尔比范围内合成。为了提高AFX分子筛的Si/Al比，通常需要采用昂贵的结构导向剂进行合成，其制备过程流程长，产率低，且需要加入高硅铝比FAU分子筛作为铝源转晶合成，提高了商业合成成本，设计廉价新型结构导向剂不仅可以节约合成成本，而且能够得到高硅铝比AFX分子筛，提高其水热稳定性；此外，水热一步合成AFX分子筛和采用廉价原料也是本专利的一个优势。

目前AFX分子筛作为催化剂，主要面临以下问题：（1）因结构导向剂对无机骨架结构的稳定化作用弱，导致了合成中的Si/Al组成变化范围窄，Si/Al比难以提高；（2）合成所使用的结构导向剂成本太高，价格昂贵，合成复杂，不适用于工业放大;（3）合成需要很长的晶化时间。因此，发展一种新型的低成本的结构导向剂合成AFX分子筛来提高Si/Al比、降低合成成本十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种结构导向剂、制备方法及其应用，以提高AFX分子筛的Si/Al比、降低合成成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：