[發明專利]一種以花粉為輔助模板制備SAPO-34分子篩的方法

在審

• 申請號: 202110555932.2
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113149031A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 董曉瑩;肖永厚;榮興澤;張艷麗
• 申請（專利權）人: 大連理工大學盤錦產業技術研究院
• 主分類號: C01B39/54
• 分類號: C01B39/54;C01B37/08
• 代理公司: 大連大工智訊專利代理事務所(特殊普通合伙) 21244
• 代理人: 崔雪

本發明提供一種以花粉為模板制備SAPO?34分子篩的方法及SAPO?34分子篩。本發明所述方法為：將花粉加入去離子水中(10～20％，wt)超聲清洗攪拌12?24h后進行離心，取固體樣品重新加入適量去離子水進行劇烈攪拌，再高速離心取花粉上清液作為輔助模板劑。將適量花粉上清液與Al₂O₃混合并逐漸加入稀釋后的H₃PO₄、SiO₂和少量三乙胺(TEA)，最后將混合液進行劇烈攪拌。通過該水熱晶化法合成多層納米片組成SAPO?34分子篩，解決了傳統工藝有機模板劑成本較高和污染環境的問題。本發明工藝合成的SAPO?34分子篩粒徑為1～3μm，具備良好的CO₂/CH₄氣體選擇分離性和吸附性。

技術領域

本發明涉及SAPO-34分子篩技術，尤其涉及一種以花粉為模板制備SAPO-34分子篩的方法及SAPO-34分子篩。

背景技術

作為三大化石燃料之一的天然氣，其主要成分是CH₄，由于其中?；煊须s質氣體CO₂，不僅會降低熱值，而且影響其運輸過程，因此從天然氣中分離CO₂具有重要意義。CO₂濃度過高會引起溫室效應，導致全球氣候日益惡化，冰川消融，海平面上升，土地沙漠化等，對地球上的生命構成了嚴重威脅。因此，如何減少CO₂的排放，完成燃燒后CO₂氣體的捕集封存、分離利用，實現科學發展、綠色發展、永續發展，已成為當今中國乃至全世界面臨的主要問題。

分子篩作為吸附劑使用，能夠有選擇性的吸附氣體，并在較短的時間內快速脫附。通過吸附的方法實現氣體混合物的分離和純化已經成為化學與化工行業中重要的單元操作過程。變壓吸附技術由于低能耗、低成本，受到廣泛關注，尤其在甲烷和二氧化碳的分離操作中。

SAPO-34分子篩是一種具有典型拓撲結構的磷酸硅鋁分子篩，其孔徑為0.38nm，孔容積為0.42cm³/g，空間對稱群為R3m，為三方晶系，作為吸附劑的熱穩定性和化學穩定性良好，且選擇性相對較高。近些年來，納米SAPO-34分子篩顆粒的合成引起科研學者們的特別關注，因其較大的比表面積及特殊的孔道結構，在氣體分離以及甲醇制烯烴反應中得到廣泛的應用。

傳統吸附劑的開發會涉及到有機溶劑的使用，制備過程中會產生環境污染。而自然環境中長期進化形成的多層次、多維和多尺度天然硬模板結構和一些具有多層次多維結構的天然“軟”生物分子可為多級結構納米材料的設計與制備提供了新的思路。利用化學試劑直接作為模板制備金屬氧化物往往有悖于環保和經濟理念，而以綠色環保的生物質及其衍生物為模板通過簡單的制備條件實現復雜多孔結構金屬氧化物的制備更符合可持續發展的需求。另外，大自然中生物質可以合成多種特殊空間結構的材料，其結構復雜程度甚至超出了物理或化學法目前可以達到的程度。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述傳統有機胺模板劑存在成本較高且污染環境的問題，提出一種以花粉為模板制備SAPO-34分子篩的方法，該方法采用生物質的微觀結構為SAPO-34分子篩提供多級孔道，增加了氣體選擇性和吸附量，同時該方法還解決了傳統工藝有機模板劑較貴和污染環境問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種以花粉為模板制備SAPO-34分子篩的方法，包括以下步驟：

步驟1、將花粉與去離子水混合攪拌后離心，取花粉上清液；

步驟2、將花粉上清液與H₃PO₄混合，其中花粉上清液與H₃PO₄的用量比為1:1～3:1；

步驟3、將Al₂O₃與花粉上清液混合后攪拌，其中Al₂O₃與花粉上清液的質量體積比為30-50％；