[发明专利]一种纳米级MCM-49分子筛的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料化学合成技术领域，具体地说涉及一种纳米级MCM-49分子筛的合成方法。

背景技术

MCM-49分子筛是由美国Mobil公司的Bennett于20世纪90年代初期成功开发的一种新型MWW型分子筛，其骨架拓扑结构与MCM-22分子筛基本相似，只是在微观结构和铝原子的骨架分布上略有差异。Lawton S.L等研究发现MCM-49的骨架铝含量高于MCM-22分子筛，导致其晶胞C轴参数比MCM-22长0.2埃，正是由于MCM-49特殊的结构以及较高的热稳定性，使其在许多催化反应（烃类烷基化、烯烃异构化、催化裂化等反应）中表现出优异的催化性能。

已知的MCM-49分子筛合成过程均采用水热法合成，但是在合成工艺和产品晶粒尺寸控制方面有较多的改进尝试。如专利CN1211281C就涉及一种MCM-49分子筛的合成方法，通过先将晶化母液在0～100℃条件下陈化0.5～720小时的方法解决了以往技术中分子筛合成时间长、产物结晶度低的问题。专利CN1191198C介绍了一种纳米级MCM-49分子筛的合成方法，该发明的合成过程如下：先将硅源、铝源、碱、模板剂和水进行混合，原料配比为SiO₂/Al₂O₃=10～35；OH^-/SiO₂=0.05～1.0；R/SiO₂=0.07～3.0；H₂O/SiO₂=10～30，其中R为有机胺模板剂，然后在165～190℃条件下晶化24～90小时，得到的MCM-49分子筛晶体直径为50～900nm，厚度为20～200nm的薄片状晶体。也有将表面活性剂用于MCM－49分子筛合成的报道，如专利CN1535918A在合成微米级MCM-49分子筛的过程中，以有机胺和表面活性剂为混合模板剂，可使工艺的适应性增强，如应用后操作方式不受限制；适用原料范围广且成本低；更适合生产放大。

与上述报道不同的是，本发明关注的是MCM-49分子筛产品尺寸分布的均一性和常常伴随纳米级分子筛的分离问题，并通过调整晶化液组成和改进合成工艺等措施，较好地解决了这些问题。

发明内容

本发明所要解决的是现有技术中产品尺寸分布范围较宽和产物分离难度较大的问题。提出了一种纳米级MCM-49分子筛合成新工艺，通过该工艺合成的产品晶粒尺寸均一，并可通过传统的压滤工艺进行分离。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种纳米级MCM-49分子筛的合成方法，包括以下步骤：

1)将铝源、碱源、有机模板剂、硅源和水混合均匀得到晶化母液，并在100～150℃搅拌条件下晶化10～100小时，得到反应混合物A；

2)向反应混合物A中加入水和表面活性剂得到二次晶化液，然后于140～190℃搅拌条件下晶化10～100小时，得到反应混合物B；

3)通过过滤、洗涤、干燥和焙烧等过程从反应混合物B中分离出固相纳米级MCM-49分子筛产品。

4)上述技术方案中，步骤1）中的晶化母液中的硅源选自硅溶胶、固体硅酸和白炭黑中的一种；铝源选自铝酸钠、硫酸铝、三氯化铝和硝酸铝中的一种；硅源和铝源的比例以二氧化硅和三氧化二铝的摩尔比计，其范围为10～35；步骤1）中的晶化母液中，有机模板剂选自六亚甲基亚胺和哌啶中的至少一种；有机模板剂与二氧化硅的摩尔比为0.05～1:1；碱源为氢氧化钠；碱源与硅源的比例以氧化钠和二氧化硅的摩尔比计，其范围为0.02～0.2:1；晶化母液中水与二氧化硅的物质的量之比为5～15:1；步骤2）中的二次晶化液中的表面活性剂为非离子型或阳离子型表面活性剂；选用的非离子型表面活性剂为聚醚多元醇化合物；阳离子型表面活性剂季铵盐化合物；所述的聚醚多元醇化合物为聚乙二醇，所述的季铵盐化合物为十六烷基三甲基溴化铵。二次晶化液中表面活性剂的重量百分含量占二次晶化液总量的0.05～5%；二次晶化液中水与二氧化硅的摩尔比为15～50:1。