专利名称：双微孔高硅复合分子筛及其制备方法
技术领域：
本发明高硅双微孔复合分子筛的制备方法是关于一种无机孔催化材料的制备方法，属于精细化工领域，更具体地说，是关于一种Beta/高硅Y双微孔复合沸石分子筛的制备方法。
二、技术背景Y型沸石是由八面沸石笼通过十二元环沿三个晶轴方向相互贯通而形成的，是一种优良的催化剂，不仅裂化活性高，而且选择性好。因此Y型沸石的发明在催化裂化领域具有划时代的意义。而通过将Y型沸石经过水热处理得到的高硅铝比的Y型沸石，即高硅Y型沸石。由于高硅铝比高硅Y沸石具有良好的水热稳定性和酸稳定性，高硅Y型沸石作为一种催化材料在化学工业中得到了广泛的应用。
Beta沸石是由Mobil公司于1967年首次合成，由于长期未能解决其结构测定问题，加之ZSM系列沸石的合成和成功应用，因此未能引起人们的足够重视，直至1988年揭示了其特有的三维结构特征，Beta沸石又引起人们的兴趣，它具有良好的热和水热稳定性，适度的酸性和酸稳定性及疏水性，且是唯一具有交叉十二元环通道体系的大孔高硅沸石，其催化应用表现出烃类反应不易结焦和使用寿命长的特点，在烃类加氢裂解，加氢异构化，烷烃芳构化，烷基化以及烷基转移反应等方面表现出优异的催化性能，是十分重要的催化材料。H-Beta沸石是一种良好的替代Amberlyst-15制备MTBE的催化剂。H-Beta沸石在二甲苯异丙基化生成二甲基枯烯的反应中表现出很高的活性，选择性和稳定性(C.R Patra，S.Kartikeyan and R.Kumar，Stud.Surf.Sci.Catal.，135(2001))，其中活性达到理论值的80-90％，选择性达90-99％。特别是Davis等人通过加入结构手性导向剂合成了手性Beta沸石(M.E.Davis，Chem.Mater.，4(1992))，这是目前发现的唯一具有手性结构的沸石分子筛。通过光学活性实验发现，所合成的Beta沸石可制得5％的R，R-二苯基二醇，这就表明该沸石具有重大的潜在应用价值。上述表明高硅铝比Y型沸石即高硅Y型沸石和Beta沸石在石油化工领域均具有重要的用途。
发明者已成功地制备了Y/Beta和Beta/Y复合分子筛催化材料(专利申请号200410012333.2和200410012336.6)，但因水热稳定性较差，给后处理工艺带来了一定的困难。如果能成功制备高水热稳定性的高硅Y型沸石和Beta沸石的复合材料，有机结合二者的特点，必将在石油化工和精细化工领域有着巨大的应用前景。这是因为所制备的复合材料不仅具有高硅Y型沸石的良好的水热稳定性和酸稳定性优良性能，同时也具有Beta沸石的性能，因而可使多步反应同时在一个反应器中进行，不仅可以大大降低成本，而且由于双孔结构的存在，酸性，水热稳定性和对水吸附性能的调和，可以改善催化性能。
发明内容
本发明双微孔高硅复合分子筛及其制备方法的目的在于是有机结合高硅Y型沸石和Beta沸石的优点，提供一种具有高水热稳定性的Beta/高硅Y双微孔复合沸石分子筛及制备方法的技术方案。
本发明双微孔高硅沸石分子筛其特征在于是一种β/高硅Y双微孔沸石材料，具有Y和β的孔道结构和拓扑结构。
上述的双微孔高硅沸石分子筛的制备方法，其特征在于是一种合成β/高硅Y双微孔沸石分子筛的方法，所述的方法按下列顺序步骤进行I将高硅Y沸石粉末加入NaOH溶液后，用磁力搅拌器搅拌以混合均匀，将混合溶液装入不锈钢反应釜中，于175～185℃中碱溶2～4个小时，得到碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石，将结晶度降低的高硅Y沸石再与氢氧化钠、四乙基溴化胺TEABr、浓氨水、硅溶胶和蒸馏水混合得到合成反应混合物或者是将将高硅Y沸石粉末加入到NaOH、四乙基溴化胺TEABr和浓氨水的水溶液中，用磁力搅拌器搅拌以混合均匀，再将硅溶胶加入，然后再补加浓氨水，获得合成反应混合物；II将I制备的最终合成反应混合物的摩尔比为1.2-1.5Na2O∶8-16SiO2∶Al2O3∶1.6-3.1TEABr∶0-6NH3H2O∶150-260H2O反应混合物搅拌成均匀白色胶状物，装入不锈钢反应釜中，于140～170℃下晶化5～10天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干；III将烘干后的样品于500～550℃焙烧4～5h得到β/高硅Y双微孔沸石材料，其产品中高硅Y型沸石和β型沸石的相对含量通过氢氧化钠加入量与硅溶胶的用量或反应时间进行调节，其β/高硅Y双微孔复合沸石中高硅Y型沸石的含量百分比为5-95％。
上述的双微孔高硅沸石分子筛的制备方法，其特征在于是所述的高硅Y沸石硅铝比为5.0～5.2。
本发明双微孔高硅复合分子筛及其制备方法的优点在于该方法制得的双微孔分子筛经离子交换后有较强的酸性，良好的热和水热稳定性，Beta/高硅Y复合物经700℃水热处理后仍保持完整的Y和Beta拓扑结构，将成为精细化工、石油化工催化裂化、催化加氢等方面重要的催化材料。
四
图1为合成双微孔高硅复合分子筛样品XRD衍射图，图2为双微孔高硅复合分子筛样品经700℃水热处理后的XRD衍射图。
五具体实施例方式
实施方式1第一步将13.0g高硅Y沸石粉末和90.0ml NaOH(0.10mol/L)混合均匀，用磁力搅拌搅拌1小时，将混合溶液装入150ml不锈钢反应釜中，于180℃中碱溶3小时。得到碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石；第二步将制得的碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石用离心机离心，将上层清夜移去；第三步在制得的碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石的基础上补加0.6g氢氧化钠，10.0gTEABr(四乙基溴化胺)，10.0ml浓氨水，28.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)，16.0ml蒸馏水混合搅拌成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化6天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5小时除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为Beta/高硅Y型的双微孔沸石分子筛样品。
实施方式2第一步将13.0g高硅Y沸石粉末和90.0ml NaOH(0.10mol/L)混合均匀，用磁力搅拌搅拌1小时，将混合溶液装入150ml不锈钢反应釜中，于175℃中碱溶4小时。得到碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石；第二步将制得的碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石用离心机离心，将上层清夜移去；
第三步在制得的碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石的基础上补加0.4g氢氧化钠，10.0gTEABr(四乙基溴化胺)，10.0ml浓氨水，28.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)，16.0ml蒸馏水混合搅拌成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化6天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为高硅Y型沸石分子筛样品(高硅Y沸石含量大于95％，Beta沸石含量小于5％)。
实施方式3第一步将13.0g高硅Y沸石粉末和90.0ml NaOH(0.10mol/L)混合均匀，用磁力搅拌搅拌1个小时，将混合溶液装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃中碱溶20个小时。得到碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石；第二步将制得的碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石用离心机离心，将上层清夜移去；第三步在制得的碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石的基础上补加0.8g氢氧化钠，10.0gTEABr(四乙基溴化胺)，10.0ml浓氨水，28.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)，16.0ml蒸馏水混合搅拌成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化8天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为Beta型沸石分子筛样品(Beta沸石含量大于95％，高硅Y沸石含量小于5％)。
实施方式4第一步将0.45g氢氧化钠，9.0gTEABr(四乙基溴化胺)，3.0ml浓氨水，10.0ml蒸馏水依次加入，用磁力搅拌搅拌0.5小时左右。
第二步将15.0g高硅Y沸石粉末和25ml蒸馏水加入到上述溶液中，用磁力搅拌搅拌1小时左右。
第三步再将12.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)加入到上述溶液中，然后再补加1.0ml浓氨水，混合搅拌1-2个小时左右形成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化5天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为得到晶相为Beta/高硅Y型沸石分子筛样品(β沸石含量小于50％，高硅Y沸石含量大于50％)。
实施方式5第一步将0.75g氢氧化钠，15.0gTEABr(四乙基溴化胺)，3.0ml浓氨水，10.0ml蒸馏水依次加入，用磁力搅拌搅拌0.5小时左右。
第二步将15.0g高硅Y沸石粉末和35ml蒸馏水加入到上述溶液中，用磁力搅拌搅拌1小时左右。
第三步再将25.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)加入到上述溶液中，然后再补加3.0ml浓氨水，混合搅拌1-2个小时左右形成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化6天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为得到晶相为Beta/高硅Y型沸石分子筛样品(β沸石含量大于50％，高硅Y沸石含量小于50％)。谱图如图1所示。
实施方式6第一步将0.75g氢氧化钠，15.0gTEABr(四乙基溴化胺)，3.0ml浓氨水，10.0ml蒸馏水依次加入，用磁力搅拌搅拌0.5小时左右。
第二步将15.0g高硅Y沸石粉末和35ml蒸馏水加入到上述溶液中，用磁力搅拌搅拌1小时左右。
第三步再将30.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)加入到上述溶液中，然后再补加3.0ml浓氨水，混合搅拌1-2个小时左右形成均匀白色胶状物，装入100ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化9天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为得到晶相为Beta/高硅Y型沸石分子筛样品(β沸石含量大于80％，高硅Y沸石含量小于20％)。
实施方式7第一步将0.75g氢氧化钠，15.0gTEABr(四乙基溴化胺)，3.0ml浓氨水，10.0ml蒸馏水依次加入，用磁力搅拌搅拌0.5小时左右。
第二步将15.0g高硅Y沸石粉末和35ml蒸馏水加入到上述溶液中，用磁力搅拌搅拌1小时左右。
第三步再将30.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)加入到上述溶液中，然后再补加3.0ml浓氨水，混合搅拌1-2个小时左右形成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于150℃下晶化6天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为得到晶相为Beta/高硅Y型沸石分子筛样品(β沸石含量大于50％，高硅Y沸石含量小于50％)。
实施方式8第一步将0.84g氢氧化钠，15.0gTEABr(四乙基溴化胺)，3.0ml浓氨水，10.0ml蒸馏水依次加入，用磁力搅拌搅拌0.5时左右。
第二步将15.0g高硅Y沸石粉末和35ml蒸馏水加入到上述溶液中，用磁力搅拌搅拌1小时左右。
第三步再将30.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)加入到上述溶液中，然后再补加3.0ml浓氨水，混合搅拌1-2个小时左右形成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化6天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为得到晶相为Beta/高硅Y型沸石分子筛样品(β沸石含量大于50％，高硅Y沸石含量小于50％)。
实施方式9第一步将0.72g氢氧化钠，15.0gTEABr(四乙基溴化胺)，3.0ml浓氨水，10.0ml蒸馏水依次加入，用磁力搅拌搅拌0.5小时左右。
第二步将15.0g高硅Y沸石粉末和35ml蒸馏水加入到上述溶液中，用磁力搅拌搅拌1小时左右。
第三步再将30.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)加入到上述溶液中，然后再补加6.0ml浓氨水，混合搅拌1-2个小时左右形成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化6天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为得到晶相为Beta/高硅Y型沸石分子筛样品(β沸石含量小于50％，高硅Y沸石含量大于50％)。
实施方式10第一步将0.75g氢氧化钠，15.0gTEABr(四乙基溴化胺)，3.0ml浓氨水，10.0ml蒸馏水依次加入，用磁力搅拌搅拌0.5小时左右。
第二步将15.0g高硅Y沸石粉末和55ml蒸馏水加入到上述溶液中，用磁力搅拌搅拌1小时左右。
第三步再将30.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)加入到上述溶液中，然后再补加5.0ml浓氨水，混合搅拌1-2个小时左右形成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化7天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为得到晶相为Beta/高硅Y型沸石分子筛样品(β沸石含量大于50％，高硅Y沸石含量小于50％)。
实施方式11第一步将0.75g氢氧化钠，15.0gTEABr(四乙基溴化胺)，3.0ml浓氨水，10.0ml蒸馏水依次加入，用磁力搅拌搅拌0.5小时左右。
第二步将15.0g高硅Y沸石粉末和35ml蒸馏水加入到上述溶液中，用磁力搅拌搅拌1小时左右。
第三步再将40.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)加入到上述溶液中，然后再补加3.0ml浓氨水，混合搅拌1-2个小时左右形成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化10天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在550℃下焙烧5h除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为得到晶相为Beta/高硅Y型沸石分子筛样品(β沸石含量大于85％，高硅Y沸石含量小于15％)。
实施方式12第一步将13.0g高硅Y沸石粉末和90.0ml NaOH(0.10mol/L)混合均匀，用磁力搅拌搅拌1小时，将混合溶液装入150ml不锈钢反应釜中，于185℃中碱溶2小时。得到碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石；第二步将制得的碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石用离心机离心，将上层清夜移去；第三步在制得的碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石的基础上补加0.6g氢氧化钠，10.0gTEABr(四乙基溴化胺)，10.0ml浓氨水，28.0ml硅溶胶([SiO2]＝5.80mol/L)，16.0ml蒸馏水混合搅拌成均匀白色胶状物，装入150ml不锈钢反应釜中，于140℃下晶化6天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干。将所制得的样品在500℃下焙烧5小时除去有机胺四乙基溴化胺。经XRD分析得到晶相为Beta/高硅Y型的双微孔沸石分子筛样品。
权利要求
1.双微孔高硅沸石分子筛其特征在于是一种β/高硅Y双微孔沸石材料，具有Y和β的孔道结构和拓扑结构。
2.权利要求1所述的双微孔高硅沸石分子筛的制备方法，其特征在于是一种合成β/高硅Y双微孔沸石分子筛的方法，所述的方法按下列顺序步骤进行I.将高硅Y沸石粉末加入NaOH溶液后，用磁力搅拌器搅拌以混合均匀，将混合溶液装入不锈钢反应釜中，于175～185℃中碱溶2～4个小时，得到碱溶后结晶度降低的高硅Y沸石，将结晶度降低的高硅Y沸石再与氢氧化钠、四乙基溴化胺TEABr、浓氨水、硅溶胶和蒸馏水混合得到合成反应混合物或者是将将高硅Y沸石粉末加入到NaOH、四乙基溴化胺TEABr和浓氨水的水溶液中，用磁力搅拌器搅拌以混合均匀，再将硅溶胶加入，然后再补加浓氨水，获得合成反应混合物；II.将I制备的最终合成反应混合物的摩尔比为1.2-1.5Na2O∶8-16SiO2∶Al2O3∶1.6-3.1TEABr∶0-6NH3H2O∶150-260H2O反应混合物搅拌成均匀白色胶状物，装入不锈钢反应釜中，于140～170℃下晶化5～10天取出，洗涤到溶液呈中性后烘干；III.将烘干后的样品于500～550℃焙烧4～5h得到β/高硅Y双微孔沸石材料，其产品中高硅Y型沸石和β型沸石的相对含量通过氢氧化钠加入量与硅溶胶的用量或反应时间进行调节，其β/高硅Y双微孔复合沸石中高硅Y型沸石的含量百分比为0-100％。
3.按照权利要求2所述的双微孔高硅沸石分子筛的制备方法，其特征在于是所述的高硅Y沸石硅铝比为5.0～5.2。
全文摘要
一种双微孔高硅沸石分子筛及制备方法，属于精细化工领域，具体涉及一种复合分子筛的制备方法。其特征在于采用高硅Y型沸石作为硅铝源，用氢氧化钠溶液溶解高硅Y晶粒表面，然后将其与溶有氨水的四乙基溴化胺溶液混合，再加入一定量的硅溶胶充分搅拌使之均匀，于140－170℃下晶化5－10天，洗涤烘干焙烧除去模板剂，最后得到具有Y型和β型孔道的双微孔结构的高硅复合沸石分子筛。该方法制得的双微孔分子筛降低了β分子筛的合成成本，且具有很高的水热稳定性，达到了石油化工对分子筛催化剂的工业要求，具有潜在的应用前景。
文档编号C01B39/24GK1944254SQ20061004827
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月11日 优先权日2006年9月11日
发明者李瑞丰, 秦波, 张喜文, 郭群, 孙万付, 马静红 申请人:太原理工大学