[發明專利]離子熱體系下高穩介孔分子篩的制備方法

有效

• 申請號: 201210397814.4
• 申請日: 2012-10-07
• 公開（公告）號: CN102936018A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 于世濤;李露;劉仕偉;解從霞;劉福勝;陳彥
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C01B39/04
• 分類號: C01B39/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及介孔分子篩的合成方法，具體地說是關于一種以酸功能化性離子液體為介質，非離子表面活性劑或離子型表面活性劑為模板劑制備高水熱穩定性的介孔分子篩的方法。

背景技術

新型介孔分子篩M41S或SBA-15被開發成功以來，由于其具有大的均一的孔道結構，作為大分子反應的催化劑，顯示出較好的應用前景。但該類介孔分子篩的孔壁為無定形的，孔壁極易因局部水解或熱作用而穿透，甚至整個分子篩晶格的坍塌，導致其熱穩定性與水熱穩定性很差，因而制約了介孔分子篩的工業應用。為了改善介孔分子篩的熱穩定性和水熱穩定性，科學家們開展了大量的研究工作。其中，使介孔分子篩孔壁“晶化”的技術，即設計合成介微孔復合分子篩，在增加其熱和水熱穩定性方面是一條很好的技術路線(CN1393403，J.Phys.Chem.B，2001，105，7963-7966)。目前，具有晶態孔壁的介孔分子篩都是經不同條件下的水(溶劑)熱方法(CN1208718，J.Phys.Chem.B，2000，104，2817-2823)制備的。該水(溶劑)熱體系，不可避免要采用高壓設備，同時制備過程中產生大量的廢酸或廢堿，且受水(溶劑)本身沸點的限制，在合成中易造成骨架結構松散，結晶度下降，影響材料的熱和水熱穩定性。2004年，英國圣安德魯斯大學的Russel?E?Morris教授等人報道了使用離子液體作為溶劑和模板劑合成微孔磷酸鋁分子篩的方法，即離子熱合成法(Nature，2004，430，1012)。離子熱合成方法的提出為分子篩的發展開辟了新的途徑(CN200910248472.8，CN200710036633.8，CN200810105982.5)，避免了高壓反應，增強了安全性，環境友好，最主要的特點減少了溶劑-骨架結構的作用和結構導向劑-骨架結構作用的競爭，更容易得到目標產物，且可以得到新型結構的分子篩，改善分子篩的性能。

發明內容

為了解決現有介孔分子篩水熱穩定性差，制備過程中產生大量的廢酸或堿液，對環境造成污染等問題，本發明提供了一種以酸功能化性離子液體為介質，非離子表面活性劑或離子型表面活性劑為模板劑制備高水熱穩定性的介孔分子篩的方法，該方法制備的介孔分子篩較水熱體系下制得的介孔分子篩水熱穩定性好，同時酸功能化離子液體可以重復使用。

本發明的技術方案是這樣實現的：

a)將偏鋁酸鈉，二氧化硅水溶膠(30％)，硅酸鈉和酸功能化離子液體，依次加入到反應釜中，室溫下在反應釜中混合均勻，制成凝膠混合物，其中Al₂O₃∶SiO₂∶Na₂O∶H₂O的摩爾比為1.0∶5-30∶1-5∶500-800，酸功能化離子液體的加入量為固體質量的0.5-3倍；

b)把凝膠混合物轉入高壓釜中，密封，在120-140℃下晶化4-6小時；

c)晶化結束后，冷卻到室溫，再將晶化后溶液中加入酸功能化的離子液體和模板劑，在40-60℃下攪拌20-24小時，得到均相凝膠混合物，其中酸功能化離子液體的加入量為固體質量的3.5-5倍，模板劑為非離子表面活性劑P123或離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，加入量為SiO₂加入量摩爾比的0.01-0.02倍；

d)將此凝膠混合物轉入高壓釜，密封，在100-120℃下晶化24-48小時；

e)晶化結束后，冷卻到室溫，加去離子水稀釋和洗滌，抽濾，60℃干燥12-24小時，550-600℃下焙燒6-8小時，即制得高穩介孔分子篩產品。

f)收集洗滌液，減壓蒸餾除水，酸功能化離子液體可回收使用。

本發明所采用的酸功能化離子液體為以咪唑為母體，使它依次與環烷磺酸內酯(4-6元環)、硫酸進行反應，制得酸功能化的離子液體，結構通式如下：

R₁為碳數1～8的脂肪烷基；n為1～3

發明效果

1.本發明所制得的介孔分子篩具有晶態孔壁和良好的介孔結構，水熱穩定性較常規水熱體系下制得的介孔分子篩水熱穩定性好。

2.采用酸功能化離子液體為結晶介質，該離子液體性能穩定，熱穩定性強，重復使用性能好，為高穩介孔分子篩的合成創制了一個環境友好的工藝。

3.該高穩介孔分子篩的合成，擴展了介孔材料的適用范圍，為高溫高壓反應提供了潛在的催化材料或載體。

具體實施方式