[发明专利]一种不同拓扑结构共存的复合分子筛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种不同拓扑结构共存的复合分子筛。

背景技术

MWW拓扑结构分子筛包括MCM-22、MCM-49、MCM-36、MCM-56、ITQ-1和ITQ-2等分子筛。1990年，Mobil公司首次以六亚甲基亚胺为模板剂水热合成MCM-22分子筛(US,4954325,1990)，并于1994年首次解析出其结构，并以此命名为MWW拓扑结构分子筛，因此具有MWW拓扑结构的层状分子筛又称为MCM-22族分子筛。

MWW拓扑结构分子筛具有两套互不交叉的独立孔道：层内孔径为0.40×0.59nm的椭圆形10MR二维正弦孔道；层间为0.71×0.71×1.82nm的12MR超笼，且以0.40×0.54nm的10MR开口与外界相通；另外在其表面还分布一些12MR孔穴，是超笼的一半，深度约为0.91nm(Science,1994,264:1910)。MWW拓扑结构分子筛因其独特的孔道结构和物化性质在烷基化(US,5600048,1997)、芳构化(催化学报,2002,23:24)、催化裂话(J.Catal.,1997,167:438)和异构化(J.Catal.,1996,158:561)等反应中具有广阔的应用前景。FAU拓扑结构分子筛主要包括X型和Y型分子筛，其结构单元是由β笼构成，相邻的β笼之间通过六方柱(D6R)连接，形成一个十二员环的超笼结构和三维孔道体系，直径为0.74×0.74nm。FAU拓扑结构分子筛具有较大的空体积(约占50%)和三维十二员环孔道体系，使其在催化方面有着极其重要的应用。

在合成分子筛时，同一个反应体系中经常会有多种晶体生成，这就是分子筛合成中的混晶、共生或共晶现象。而复合分子筛就是指由两种或多种分子筛形成的共结晶，或具有两种或多种分子筛结构特征的复合晶体。分子筛共结晶的生成大多是随机的，对以合成某种单一结构的纯分子筛为目的的研究是不利的，但是由于两相共生分子筛或者共结晶分子筛往往兼顾两种分子筛的优点，又不同于两种分子筛的简单机械混合，在某些化学反应中常常表现出独特的催化性能，因此有针对性地控制合成条件生成某些共结晶分子筛有重大意义。

下列公开文献中涉及到复合分子筛的合成。

公开文献J.Mater.Sci.,2008,43:5626中报道了BEA/MOR共结晶分子筛的晶化过程中，首先生成BEA晶相，随后才产生MOR晶相，但BEA晶相并不随MOR晶相的出现而减少；其BEA与MOR相对比例调节手段较为困难，且BEA与MOR硅铝比相近，均属于高硅铝比分子筛。

公开文献Sci.Technol.Adv.Mater.,2009,10:15001中报道了FAU/LTA复合分子筛的形成过程中，FAU和LTA晶相几乎同时产生，但随着晶化时间的延长，二者的生长速率不同，从而形成FAU和LTA比例不同的FAU/LTA复合分子筛；且FAU与LTA硅铝比相近，均属于低硅铝比分子筛。

公开文献Micropor.Mesopor.Mater.,2009,121:166中报道了MWW/FER复合分子筛的形成过程中，晶化初期MCM-49分子筛首先形成；随着时间的延长，ZSM-35分子筛开始出现，并且是以MCM-49的消耗为代价的；比例由晶化时间控制，但产物硅铝比接近。

以上文献均是以无定形的硅源和铝源、单或双模板剂等原料于同一个体系中直接合成出复合分子筛。此类两种不同结构共存的分子筛，其结构往往具有相同或相近的结构单元，其合成区间有部分重叠。即在同一合成体系中，合成一种分子筛，若改变其晶化条件，会导致另一种结构分子筛晶体出现，在这样一个思路下合成具有不同比例的两种结构复合分子筛，以实现调变其分子筛的孔道结构适应不同的催化反应。另外，目前文献中报道的共结晶两种结构的复合分子筛，其合成硅铝比都是相近的。

下列公开文献涉及分子筛之间的转晶。

由于分子筛稳定性的差异导致的转晶现象的发生是传统水热合成过程中经常出现的现象。比如随着晶化时间的延长或温度的升高，MWW拓扑结构分子筛会转晶成为热力学上更为稳定的FER结构分子筛。随着晶化时间的延长，LTA结构分子筛会转晶为GIS结构分子筛。

近10年来，Sano等对分子筛转晶进行了大量研究，分别针对无模板剂无晶种条件下的转晶、有机模板剂及添加晶种条件下的转晶做了深入而系统的研究。