[發明專利]伊利石制備多級孔SAPO-20分子篩的方法

在審

• 申請號: 202011551391.8
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112723380A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 陳治平;王苗苗;張旭輝;蘆靜;韋曉藝;周文武;李建偉;汪廣恒
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C01B39/54
• 分類號: C01B39/54;C01B37/08
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 張倩

本發明屬于化學材料合成技術領域，涉及一種伊利石制備多級孔SAPO?20分子篩的方法：1)伊利石礦物與碳酸鈉煅燒得到活化伊利石；2)將活化伊利石與鹽酸按1g：13.5mL質量體積比混合，攪拌、離心、洗滌、干燥得到活化伊利石硅渣；3)取去離子水、磷源、鋁源、微孔模板劑、介孔模板劑、酸洗后的活化伊利石硅渣和乙醇混合得到反應物凝膠，晶化、離心、洗滌、干燥、煅燒得到分子篩原粉；4)分子篩原粉在流動空氣煅燒，冷卻得到多級孔SAPO?20分子篩。本發明以天然伊利石礦物為原料合成多級孔SAPO?20分子篩，擴寬了多級孔SAPO?20分子篩的原料來源，具有生產工藝短、能耗較小的優點，大幅降低合成成本。

技術領域

本發明屬于多孔材料合成技術領域，涉及一種伊利石為主要硅源制備多級孔SAPO-20分子篩的方法。

背景技術

SAPO-20分子篩由六圓環組成，具有SOD結構，屬于立方晶系，其空間群為Im³m，孔大小為0.3nm，孔體積為0.40cm³/g，因此，多級孔SAPO-20分子篩有望在有機催化、儲氫和氣體分離等領域等到廣泛應用，具有廣闊的發展及應用前景。

目前SAPO-20分子篩的合成主要以SiO₂粉末、硅酸四乙酯、硅溶膠等作為硅源，以異丙醇鋁、擬薄水鋁石等作為鋁源，通過添加奎寧環和四甲基胺離子等為模板劑，在酸體系中通過傳統的水熱合成法或者液相晶化法合成。

以化學試劑為原料合成SAPO-20分子篩，其所用的硅源和鋁源都來自化學試劑，這些化學試劑一般都是從天然含硅和含鋁的礦物中經過復雜的反應和分離過程制備，其制備過程存在工藝路線較長、能耗偏高、環境污染嚴重等問題。為解決現有合成技術中化工原料昂貴、工藝路線復雜的問題，研究者提出以天然硅鋁礦物為原料直接合成SAPO-20分子篩。CN103964457A公開了一種以層狀硅鋁酸鹽為原料制備SAPO分子篩的方法，CN101811704A公開了一種以高嶺土制備SAPO-20分子篩的方法，這表明采用天然硅鋁礦物為原料能夠合成出SAPO-20分子篩。

伊利石是一種層狀硅鋁酸鹽礦物，莫氏硬度為1～2，比重為2.6～2.9g/cm³，理想化學組成為K1(Al,R²⁺)₂[(Si,Al)Si₃O₁₀][OH]₂·nH₂O。伊利石黏土(巖)的化學成分中，硅鋁含量高，其中硅的含量超過65％，可為分子篩的合成提供硅鋁源。楊立玲(楊立玲，以伊利石合成4A沸石分子篩的實驗研究[D]，西安科技大學，2005.)首先將伊利石粉末與碳酸鈉混合均勻進行堿熔活化，然后將適量伊利石、水、氫氧化鈉及氫氧化鋁、晶種混合，經過晶化、過濾、洗滌、烘干，成功制得4A分子篩，該分子篩結晶較完全，晶粒粒度較大，有較為完整的立方體形貌。邱峰(邱峰，伊利石礦合成絲光沸石分子篩的實驗研究[D].江西理工大學，2017)將伊利石粉末與碳酸鈉混合均勻進行堿熔活化，然后將活化熟料與水、氫氧化鈉、SiO₂粉末混合，經過晶化、過濾、洗滌、烘干，成功制得MOR分子篩，該分子篩峰值尖銳，結晶度較高。姜男哲等(CN106830002A、CN109336129A)將伊利石粉本與堿混合均勻進行堿熔活化，然后將熟料進行酸洗，再加入模板劑、水混合均勻，微波晶化、過濾、洗滌、烘干，成功制得到ZSM-5分子篩。

綜上所述，以伊利石為原料可以成功合成沸石分子篩，但以伊利石為原料合成多級孔SAPO-20分子篩的研究尚未見報道。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種伊利石制備多級孔SAPO-20分子篩的方法，以天然伊利石礦物為原料低成本合成多級孔SAPO-20分子篩，工藝合成條件易得，生產工藝路線短、能耗較小，極大地降低合成成本，綠色高效。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種伊利石制備多級孔SAPO-20分子篩的方法包括以下步驟：