一种合成全硅分子筛的方法_2

文档序号:8242117阅读:来源:国知局
源的摩尔比为0?0. 45 :1,例如为0?0. 35:1或者为0. 05?0. 25:1,有机季 铵盐与以SiO2计的硅源的摩尔比为0?0. 45:1,例如为0. 05?0. 3:1。一种实施方式,所 述的模板剂中包括有机碱,包括有机季铵化合物,模板剂中引入的有机碱与硅源的摩尔比 不低于0. 04:1例如为0. 05?0. 45 ;1,所述的有机碱为有机季铵碱和/或有机胺;有机季 铵化合物与与硅源的摩尔比不低于〇. 04:1,例如为0. 05?0. 45:1,所述的有机季铵化合物 为有机季铵碱和/或有机季铵盐。
[0022] 所述的有机季铵碱例如四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵或四乙基氢氧化铵中的 一种或多种的混合物;所述的有机季铵盐例如四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、四乙基溴化 铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵或四乙基氯化铵中的一种或多种。
[0023] -种实施方式,所述的全硅分子筛为S-I分子筛,所述的模版剂为四丙基氢氧化 铵或者为四丙基氢氧化铵与选自有机胺、四丙基氯化铵、四丙基溴化铵中的一种或多种所 组成的混合物。
[0024] -种实施方式,所述的全硅分子筛为S-2分子筛,所述的模板剂为四丁基氢氧化 铵或者为四丁基氢氧化铵和选自有机胺、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵中的一种或多种所 组成的混合物。
[0025] 一种实施方式,所述的全硅分子筛为全硅beta分子筛(全硅P分子筛),所述的 模板剂为四乙基氢氧化铵或者为四乙基氢氧化铵与选自四乙基溴化铵、四乙基氯化铵和有 机胺中的一种或多种组成的混合物。
[0026] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,所述的有机硅源为有机硅酯,所述的有机硅 酯,其通式为Si(0R1) 4,R1选自具有1?6个碳原子的烷基例如R1为C1-C4的烷基,所述的 烷基可以是支链烷基或直链烷基。所述的有机硅酯例如硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四 丁酯、二甲基二乙基硅酯中的一种或多种;其中优选硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、二甲基二乙 基硅酯中的一种或多种。本发明所说的固体硅源为高纯度的二氧化硅固体或者粉末,例如 可以是白炭黑和/或者高纯度硅胶。优选情况下,以干基重量为基准所述固体硅源中SiO2 含量不低于99. 99重量%,且Fe、Al和Na杂质的总质量含量小于IOppm;例如SiO2含量为 99. 99?100重量%,通常为大于99. 99且小于100重量%。所述的固体硅源可以是高纯度 硅胶和/或白炭黑,优选白炭黑,其中所述高纯度硅胶中SiO2含量优选大于等于99. 99重 量%例如为大于99. 99重量%且小于100重量%,且以元素计Fe、Al和Na杂质的质量含量 小于lOppm。所述白炭黑的比表面积优选介于20-1000m2/g优选50-400m2/g之间,以白炭 黑的干基重量为基准,所述白炭黑中SiO2含量优选大于等于99. 99重量%例如为99. 99? 100重量%例如为大于99. 99重量%且小于100重量%,所述白炭黑中以单质计Fe、Al和Na 杂质的质量含量小于lOppm。所述白炭黑可以商购,或者按照现有方法制备,例如按照专利 CN200910227646. 2提供的方法制备,一种制备方法是将四氯化娃与氢气和氧气发生燃烧反 应得到。
[0027] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,所述的无机铵源为无机铵盐和/或氨水,所 述的无机铵盐例如氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中的一种或多种。所述的无机铵源优选为氨水, 以NH4+计的氨水与以SiO2计的硅源(以所述有机硅源和所述固体硅源总量计)的摩尔比 为0?0? 11:1,例如为0? 01?0? 07:1进一步为0? 01?0? 05:1。
[0028] 本发明提供的的全硅分子筛合成方法中,将模板剂、有机硅源、无机铵源、多元醇 和水按混合,在0?150°C例如0?100°C例如50?95°C搅拌至少10分钟,以使有机硅源 水解,降低其中有机硅源水解产生的醇(通常为一元醇)的含量。通常搅拌时间为10? 3000分钟,例如为2?30小时。通过水解,得到澄清透明的有机硅水解液。所述有机硅水 解液中有机娃源水解产生的一兀醇的质量含量优选不超过IOppm,所述有机娃水解液中一 元醇的含量优选不超过lOppm。然后加入过氧化物搅拌均匀,通常搅拌时间为10?60分 钟。
[0029] 本发明提供的全硅分子筛合成方法中,所述多元醇为分子中具有2个或2个以上 羟基的醇,所述多元醇分子中具有的碳原子个数优选为2?8个;所述的过氧化物为分子 中具有过氧键的化合物。所述的多元醇例如丙三醇、乙二醇、己二醇、二甘醇中的一种或多 种。所述的过氧化物优选双氧水、过氧化叔丁基、过氧乙酸、三氟过氧乙酸等中的一种或多 种。多元醇与硅源的摩尔比为0. 01?0. 8,优选0. 05?0.6:1,过氧化物与硅源的摩尔比 为 0? 05 ?0? 25 :1,例如为 0? 05 ?0? 15 :1。
[0030] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,所述晶化,晶化的温度为110?200°C,晶化 压力为自生压力,晶化的时间为2小时?20天,通常所述晶化的时间为0? 5?20天,例如晶 化时间为〇. 5?10天,进一步所述的晶化的温度为140?180°C例如为160?180°C,晶化 时间为0. 5?10天例如为0. 5?6天,或为0. 5?3天。晶化压力为自生压力。所述晶化 可以在不锈钢搅拌釜中进行。晶化升温可以一段升温也可以多段升温方式。升温速率可按 照现有晶化升温方法进行,例如为〇. 5-l°C/min。所述晶化可以在不锈钢搅拌釜中进行。一 种实施方式,所述晶化的晶化温度为160?180°C,晶化时间为0. 5?10天例如为0. 5?6 天或0. 5?3天,晶化压力为自生压力。一种实施方式,步骤所述的晶化为:在100?130°C 例如110?130°C下晶化0.5?I. 5天,然后在160?180°C下晶化1?3天,晶化压力为 自生压力。
[0031]本发明提供的全硅分子筛合成方法,所述回收全硅分子筛为现有方法,包括将晶 化产物过滤、洗涤和焙烧或者将晶化产物过滤、洗涤、干燥然后焙烧。过滤的目的为将晶化 得到的全硅分子筛与晶化母液分离,洗涤的目的是洗去吸附在分子筛颗粒表面的含硅的模 版剂溶液,例如可以在温度为室温?50°c,分子筛与水的重量比1:1?20例如1: (1-15)下 进行混合洗涤或淋洗。干燥的目的是除去分子筛中的大部分水分,以降低焙烧时候的水分 蒸发量,干燥的温度可以为100?200°C。焙烧的目的是除去分子筛中的模板剂,例如所述 的焙烧的温度为350?650°C,焙烧时间为2-10小时。通过回收得到全硅分子筛产品。
[0032]本发明提供的全硅分子筛的合成方法,一种实施方式,包括如下步骤:(1)将模板 齐U、有机硅源、无机铵盐、多元醇和水混合,水解,然后加入过氧化物,(2)老化,(3)再加入 有机硅源和/或固体硅源、搅拌均匀,晶化,回收全硅分子筛;其中多元醇与硅源的摩尔比 为0.01?0.8:1,过氧化物与硅源的摩尔比为0.01?0.25:1 ;硅源以SiO2计,为以SiO2 计的有机硅源和以SiO2计的固体硅源的总和。
[0033]本发明提供的全娃分子筛的合成方法,一种优选的实施方式,包括:(1)将模板 齐U、有机硅源、无机铵盐、多元醇和水混合,水解,然后加入过氧化物,(2)老化,(3)再加入 固体硅源、搅拌均匀,晶化,回收全硅分子筛;其中多元醇与硅源的摩尔比为〇. 01?〇. 8 :1, 过氧化物与硅源的摩尔比为〇. 01?〇. 25 :1 ;硅源以SiO2计,为以SiO2计的有机硅源和以 SiO2计的固体硅源的总和。
[0034]本发明提供的全硅分子筛合成方法,所述选的实施方式中,通过使用有机硅源和 固体硅源(无机固体硅源)两种硅源,在老化前加入第一次硅源,所述第一次硅源为有机硅 源,老化后加入第二次硅源,所述第二次硅源为固体硅源,可以使所合成的分子筛具有更多 的表面羟基窝缺陷。所得到的全硅分子筛的QVQ3为10?90:1,其中Q4为所述全硅分子 筛的29SiNMR谱图中化学位移为-112±2ppm处的峰强度,以峰高表示,Q3为所述全硅分子 筛的29SiNMR谱图中化学位移为-103±2ppm处的峰强度,以峰高表示。
[0035]全硅分子筛中,一个硅原子与另外四个硅原子通过氧相连,可表示为Si(OSi) 4,其 29SiNMR谱图中,在化学位移为-112±2ppm处具有峰,其峰强度(以峰高值表示)表示为Q4 ; 一个硅源自与另外三个硅原子通过氧相连(可表示为SiOH(OSi)3),其29SiNMR谱图中,化 学位
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