一种合成全硅分子筛的方法_3

文档序号:8242117阅读:来源:国知局
移为-l〇3±2ppm处具有峰,其峰强度(以峰高值表示)表示为Q35QVQ3在一定程度上 反映了全硅分子筛所含缺陷位的数量多少,该比值越大,表示缺陷位越少。现有技术制备的 全硅分子筛该比值在95以上。
[0036]本发明所述优选的实施方式提供的全硅分子筛,晶格中具有更多的连接3个硅原 子的硅缺陷位,用于环己酮肟贝克曼重排反应具有更高的催化活性。所述优选的实施方式, 能减小分子筛晶粒大小。此外,使用相对廉价易得的固体硅源例如高纯度硅胶或/和白炭 黑,部分代替价格昂贵有机硅源,能够降低分子筛生产过程的废物排放和节约原料成本。本 发明提供的全硅分子筛合成方法,所述优选的实施方式,使用固体硅源和有机硅源,可以灵 活调变制备的全硅分子筛的颗粒尺寸,可以获得与全部以有机硅为原料合成的全硅分子筛 晶粒大小相当的全硅分子筛。本发明提供的全硅分子筛合成方法,可以在较低的模版剂用 量和较低的水硅比情况下合成全硅分子筛,可以大大降低全硅分子筛的合成成本,提高合 成分子筛晶化产物的固含量,提高单釜分子筛产量。
[0037] 本发明提供的全硅分子筛的合成方法,所述优选的实施方式,优选情况下,包括如 下步骤:
[0038] (1)将模板剂、有机硅源、无机铵源、多元醇和水混合,在0?150°C例如10? 100°C搅拌至少10分钟;所述搅拌的搅拌时间例如搅拌10分钟?50小时;然后加入过氧化 物搅拌均匀,例如搅拌10?30分钟;(2)将步骤(1)所得产物老化,所述老化为将步骤(1) 所得产物于室温下静置1?60小时例如2?50小时优选3?30小时例如3?15小时; (3)将步骤(2)所得到的老化产物与固体硅源按照I:0. 1?20的重量比混合均匀,然后在 密闭反应釜中晶化,回收全硅分子筛;其中所述的重量比例中,步骤(2)所得到的老化产物 和固体硅源均以SiO2计;
[0039] 其中,模板剂、硅源、无机铵源和水的摩尔比为(0.04?0.5) :1 :(0.01?0. 1): (3?100),其中所述的摩尔比中,硅源为以SiO2计的有机硅源和以SiO2计的固体硅源的总 摩尔数,无机铵源以NH4+计,无机铵源可以是无机铵盐和/或氨水,水以H2O计。
[0040] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,所述优选的实施方式,步骤(2)中将步骤(1) 所得产物老化,所述老化为在室温?50°C下将步骤(1)所得产物静置1?60小时。所述室 温为15?40°C;老化时间为1?60小时例如为2?50小时,优选3?50小时例如3? 15小时,老化过程中不进行搅拌,将所述物料即步骤(1)所得产物静置。
[0041] 本发明提供的全硅分子筛合成方法,所述优选的实施方式,步骤(3)中将步骤(2) 得到的老化产物与固体硅源混合,以SiOJf,步骤(2)得到的产物与固体硅源的摩尔比(即 步骤⑴中有所述机硅源和步骤⑶中所述固体硅源的摩尔比)为1:0. 1?20,例如可以 是1:1?19,或是1:2?18,或是1:3?17,或是1:5?15或者是1:11?20。所述有机 硅源和固体硅源的摩尔比优选1:5?15。本发明提供的方法,可以使用较高比例的固体硅 源,可以提高合成产物的固含量,从而在合成反应釜不变的情况下提高单次合成的产量。得 到产物较现有使用固体硅源的合成方法得到的产物晶粒更小,可以达到全部使用有机硅源 的晶粒水平。将步骤(2)得到的老化产物与固体硅源混合,搅拌均匀,通常搅拌至少15分 钟,例如搅拌0.5?5小时。
[0042] 本发明提供的全硅分子筛合成方法中,回收得到的全硅分子筛还可经过进一步处 理,例如步骤(3)回收得到的全硅分子筛还可经过进一步处理,即本发明提供的全硅分子 筛合成方法,还可以包括以下步骤(本发明称为分子筛重排步骤):
[0043] 将回收得到的全硅分子筛与有机碱、水按照1 :0. 02?0. 5 :2?50的摩尔比形成 混合物,在密闭反应釜中和自生压力下于100?200°C例如100?150°C或120?200°C晶 化(本发明称为第二晶化)〇. 1?10天,然后回收产品。上述步骤(分子筛重排步骤)中, 优选,在有机季铵碱溶液中晶化处理所述回收得到的全硅分子筛,然后回收全硅分子筛,其 中分子筛(以SiO2计)与有机碱的摩尔比例为1 :0? 02?0? 5例如为1 :0? 05?0? 2,以 SiO2计的分子筛与水的摩尔比为1 :2?50例如为1 :2?20或1 :5?10,晶化温度(第二 晶化)为120?200°C,时间为0? 5?8天,晶化压力为自生压力;优选,所述的晶化温度为 150-200°C,晶化时间为0. 5?6天。回收方法为现有方法,可参照前面所述的回收方法,通 常包括将晶化产物过滤、洗涤、干燥然和焙烧。所述的有机碱为有机季铵碱和/或有机胺, 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。所述的有机胺为脂肪胺、芳香胺和醇胺中的一种或多种,所述的脂肪胺(本 发明也称脂肪胺类化合物),其通式为R3(NH2)n,其中R3为具有1?4个碳原子的烷基或者 亚烷基,n= 1或2 ;所述的醇胺(本发明也称醇胺类化合物)其通式为(HOR4)mNH(3_m),其 中R4为具有1?4个碳原子的烷基,m= 1、2或3。所述的脂肪胺例如乙胺、正丁胺、丁二 胺或己二胺中的一种或多种;所述的芳香胺是指具有一个芳香性取代基的胺,例如苯胺、甲 苯胺、对苯二胺中的一种或多种;所述的醇胺例如单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种 或多种。一种实施方式,所述的全硅分子筛为S-I分子筛,所述的有机季铵碱为四丙基氢氧 化铵。一种实施方式,所述的全硅分子筛为S-2分子筛,所述的有机季铵碱为四丁基氢氧化 铵。一种实施方式,所述的全娃分子筛为全娃beta分子筛(全娃3分子筛),所述的有机 季铵碱为四乙基氢氧化铵。
[0044] 上述将回收得到的分子筛与有机碱和水接触进行处理,本发明称之为分子筛重 排,此过程可以进行一次,也可以重复一次或多次,所述重复,即将处理得到的全硅分子筛 进一步按照上述方法处理。通过重排处理,可以得到具有二次孔结构的全硅分子筛,所得全 硅分子筛的晶粒为空心结构,该空心晶粒的空腔部分的径向长度为5?300nm,在25°C,P/ Ptl = 0. 10,吸附时间1小时的条件下测得的苯吸附量为至少70毫克/克,该分子筛的低温 氮吸附的吸附等温线和脱附等温线之间存在滞后环。具有更高的孔体积和比表面积。
[0045] 本发明提供的全硅分子筛,所述全硅分子筛的Q4Af为10?90:1,例如为10? 70:1,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。所述Q4Af优选为10?50:1。所述全硅分子筛的晶粒大小(短轴方向)可为 140nm?2um例如200nm?2um,例如为200nm?700nm。所述全娃分子筛的颗粒为单个 晶粒或者多个晶粒聚集而成。
[0046] 下面的实施例将对本发明作进一步的说明,但并不因此限制本发明。实施例中所 用到的试剂未作进一步说明的均为市售的分析纯试剂。对比例1中所用的全硅分子筛是按 现有技术CN1338427A的方法中所描述的方法制备的S-I分子筛样品。
[0047] 实施例中QVQ3的测量方法采用29SiMASNMR方法。采用VarianIN0VA300型核磁 共振波谱仪。采用固体双共振探头,〇 6mmZrO2转子。29Si检测核的共振频谱为59. 588MHz, 魔角转速为3kHz,采样时间0. 02s,脉宽I. 5iis,循环延迟时间3s,扫描次数3000次。
[0048] 晶粒大小的测量方法:采用SEM电镜表征方法,FEI公司生产的Quanta200F型扫 描电镜:样品干燥处理后,真空蒸发喷金,以增加导电性和衬度效果;分析电镜加速电压为 20.OkV,放大倍数1?30k。
[0049]TEM方法:电镜实验在FEI公司TecnaiF20G2S-TWIN型透射电子显微镜上进行, 配有Gatan公司的能量过滤系统GIF2001,附件配备X射线能谱仪。电镜样品采用悬浮分散 的方法制备在直径3mm的微栅上。
[0050]XRD测量方法:在SiemensD5005型X-射线衍射仪上进行样品的X-射线衍射 (XRD)晶相图测定,射线源为CuKaU=丨.54丨8A),管电压40kV,管电流40mA,扫描速度 0.5° /min,扫描范围 20 =4° ?40°。
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