[发明专利]一种原位制备铝化硅硼酸盐分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种分子筛的制备方法，具体地说涉及一种一步直接制备铝化硅硼酸盐分子筛的方法。

背景技术

随着汽车保有量的增加， 汽车所导致的大气污染问题日益严峻。根据美国的联邦测试循环 (FTP) 测试可知，汽油机排放的碳氢化合物 80% 来自冷起动后的前 200 秒。这是由于冷起动阶段发动机排气温度较低，负责处理尾气的三效催化剂尚未达到其起燃温度，不能有效催化转化碳氢化合物而直接将其排放到大气中，造成严重的大气污染。因此，控制冷启动碳氢化合物的排放日益受到人们的广泛关注。在汽车尾气催化系统中安装碳氢捕集催化剂是控制冷启动排放的有效措施，即在三效催化剂起燃前，捕集碳氢化合物；待温度升高达到三效催化剂的起燃温度后，高温脱附释放碳氢化合物，由三效催化剂负责催化转化处理。作为碳氢化合物捕集催化剂，应满足的重要条件就是具有较大的吸附容量、较高的脱附温度（大于或等于三效催化剂的起燃温度）和良好的稳定性（物理化学学报C（J. Phys. Chem. C），2008, 112, 4187-4194）。

SSZ-33是CON（根据IZA）拓扑结构分子筛中的一员，首次由美国专利NO.4963337公开。这种材料拥有十元环和十二元环两种孔道，且这两种孔道相互交叉并形成较大的交叉空穴，反应分子能同时通过两种孔道进入空穴内部（科学（Science），1993, 262, 1543-1546）。SSZ-33的性质介于β沸石（十二元环孔道）和ZSM-5沸石（十元环孔道）之间（物理化学学报（J. Phys. Chem.），1994, 98, 12040-12052），前者具有良好的吸附性，而后者具有良好的稳定性，而且SSZ-33通向外表面的十元环孔道又能制约升温脱附时分子的脱附速率，使脱附温度升高（微孔介孔材料（Microporous Mesoporous Mat.），2010, 129, 126-135）。Elangovan等人以SSZ-33、β、Y、MOR和ZSM-5沸石进行碳氢化合物捕集测试，认为SSZ-33是一种最有希望的碳氢化合物捕集材料 (物理化学学报B（J. Phys. Chem. B），2004, 108, 13059-13061)。2005年8月4日，Davis等人的美 国专利2005/0166581申请公开了在发动机废气捕集中使用分子筛做吸附剂。所述方法包括使废气与具有CON拓扑结构的分子筛接触，所述的CON分子筛可以独自使用或者可以与另一种吸附剂一起使用。公开的CON分子筛实例为SSZ-33、SSZ-26等。2007年12月22日雪佛龙美国公司公开的专利冷启动发动机废气的处理（CN101568368A），该专利公开了使用来自内燃机的废气物流与分子筛组合接触减少所述废气物流中冷启动排放物的方法。所述分子筛组合中包括中等尺寸孔的结晶型分子筛，选自SSZ-26、SSZ-33、SSZ-64、β沸石、CIT-1、CIT-6、和ITQ-4。

关于SSZ-33分子筛合成的报道（US 4963337；US 5120425；CN 101044090A）非常少，并且专利报道所合成的SSZ-33分子筛为硅硼酸盐，即在专利所述条件下只能合成硅硼酸盐结构的SSZ-33分子筛，在催化与吸附应用前，要经过铝盐的浓溶液后处理，脱硼补铝合成硅铝分子筛（微孔介孔材料（Microporous Mesoporous Mat.）,2006, 96，210-215；催化快报（Catal Lett. )，2009, 131，393-400）。这一额外的步骤不但在时间、试剂和废物处理方面增加了更多的成本，而且后处理造成晶体结构部分破坏以及连锁的活性位的部分丢失。因此，如果在SSZ-33分子筛的原料中直接加入铝源，原位制备含铝SSZ-33分子筛（不需要后处理硅硼酸盐SSZ-33），将会是一种低成本、高效率的合成方法，此方案经检索未发现。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，低成本、高效率、原位合成含铝SSZ-33分子筛的制备方法。