[发明专利]中心交叉沸石薄片固体酸催化剂的合成方法

说明书

本发明公开了一种中心交叉沸石薄片固体酸催化剂的合成方法，包括以下步骤：1)将硅源、去离子水、模板剂、硼源、钠源、钛源、铝源混合均匀制成反应凝胶；2)将反应凝胶置于反应釜内，将反应釜密封后固定于有加热功能和可绕水平轴线进行转动的反应器内；3)同时开启反应器加热和转动功能，使反应凝胶先动态晶化一段时间再静态晶化一段时间，得到粗产物；4)对粗产物进行简单的后处理得到固体酸催化剂。本发明通过先动态水热晶化后静态水热晶化的切换晶化模式可制备具有中心交叉形貌特征的沸石薄片固体酸催化剂，因其具有高外比表面积和高暴露催化活性位，催化性能远优于单独动态水热晶化或单独静态水热晶化制得的沸石催化材料。

技术领域

本发明涉及沸石分子筛固体酸的合成，具体地指一种具有高稳定性的、厚度可控的、中心交叉形貌特征的沸石薄片固体酸催化剂的合成方法。

背景技术

沸石分子筛是一种重要的微孔晶体材料(孔径尺寸≤2nm)，被广泛应用于吸附、分离、催化、能量存储等领域，在国民经济中占有极其重要的战略地位。然而目前沸石分子筛的催化应用仍主要局限在对有机小分子的催化转化，这是由于微孔结构不利于大底物分子的扩散、质量传输、中间过渡态的形成等。

相比于三维沸石分子筛颗粒，二维沸石薄片由于其在一个维度上的晶体生长被限制了而具有高外比表面积的优点，这使得分布在薄片上的催化活性位点更容易被底物分子(尤其大底物分子)接近而促进反应的进行，近年来引起人们极大的研究兴趣。已报道的沸石薄片通常是通过后处理的方式制备的，例如层剥离、层间扩张等。但是，后处理的方法存在较多问题，例如，很难保证得到的沸石薄片的均一性，即沸石薄片的厚度很难控制；沸石薄片的稳定性通常较差，这是由于沸石薄片表面通常存在大量羟基，其在多次催化反应后会容易发生缩聚从而使薄片间发生粘连。上述问题极大地影响了这类催化材料的催化性能。因此，制备具有高稳定性的均一的沸石薄片催化材料是人们迫切需求的。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种具有高稳定性的、厚度可控的、中心交叉沸石薄片固体酸催化剂的合成方法。该方法通过对沸石晶化过程的控制，即采用先动态水热晶化后静态水热晶化的切换式晶化模式，可合成出具有高稳定性的、厚度可控的中心交叉沸石薄片，再经过简单后处理即得到中心交叉沸石薄片固体酸催化剂，并且此方法具有过程简单、易于操作、成本低、绿色环保等优点。

本发明的技术方案为：一种具有高稳定性的厚度可控的中心交叉沸石薄片固体酸催化剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将原料混合均匀制成反应凝胶，所述原料包括按摩尔份数计的以下材料：

所述硅源以SiO₂计、所述硼源以B₂O₃计、所述钠源以Na₂O计、所述铝源以Al₂O₃计、所述钛源以TiO₂计；

2)将反应凝胶置于反应釜内，将反应釜密闭后固定于具有加热功能且可绕水平轴线进行转动的反应器内；

3)将反应器内加热后保温，同时反应器从加热时刻起开始绕水平轴线以56～200rpm的转动速率转动2～15h，使反应凝胶进行动态水热晶化；停止转动后反应器保温静止，使反应凝胶进行静态水热晶化，得到粗产物；

4)粗产物经过滤、洗涤、干燥、酸处理或粗产物经负载、过滤、洗涤、干燥、焙烧，得到具有中心交叉形貌特征的沸石薄片固体酸催化剂。

优选的，所述步骤3)中反应器的加热温度为60～200℃，反应器保温静止时间为36～360h。

进一步的，所述步骤3)中反应器内加热至160～180℃后保温，转动时间为10～12h，转动速率为120～170rpm，反应器保温静止时间为240～360h。