[发明专利]层状结构SAPO分子筛材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种层状结构SAPO分子筛及其制备方法。

背景技术

SAPO-34分子筛是美国联合碳化物公司(UCC)开发的磷酸硅铝系列的分子筛，其具有适宜的酸性和孔道结构、较大的比表面积、较好的吸附性能以及热稳定性和水热稳定性，目前可以说是促进甲醇制烯烃反应过程的最优催化剂。然而，作为一个典型的气-固非均相反应，SAPO-34分子筛孔道内极易因内外扩散阻力而产生积碳，加上反应本身的强放热特性，从而导致催化剂快速失活。

为解决以上问题，近年来研究者从孔结构和晶体尺寸等不同角度采取一系列手段来改善催化剂的性能，研究结果表明：多级孔结构的SAPO-34分子筛有利于催化性能的提高，特别是介孔的存在，它有利于缩短反应物及产物分子的扩散路径，减弱扩散的限制(SelvinR.,HsuH.L，HerT.M.CatalysisCommunications[J],2008,10,169；BiY.Sh.，LüG.X..Chem.J.ChineseUniversities[J],2009,30(1),129)，以提高其在MTO反应中的抗积炭失活能力从而延长催化剂寿命。目前，有关多级孔结构SAPO-34分子筛的报道较少，主要有以下方法：陈璐等采用多功能长链有机硅烷为介孔模板剂一步合成了具有多级孔道和较低酸性的SAPO-34分子筛(陈璐，王润伟，丁双等.高等学校化学学报，2010，31(9)：1693-1696.)。Yang等以四乙基氢氧化铵(TEAOH)为介孔模板剂将干凝胶转化为具有多级孔道的SAPO-34分子筛，相比传统的SAPO-34在甲醇转化制低碳烯烃(MTO)反应中表现出更高的催化活性(YangHeqin，LiuZhicheng，GaoHuanxin，etal.J.Mater.Chem.，2010，20：3227-3231.)。除此之外，Zhu和Liu等研究了以高岭土和SBA-15为原料水热一步法合成具有微孔-介孔多级结构的SAPO-34分子筛(ZhuJie，GuiYu，WangYao，etal.Chem.Commun.，2009，3282-3284；LiuYuanlin,WangLingzhi,ZhangJinlong,etal.MicroporousandMesoporousMaterials145(2011)150-156)。

尽管各国研究人员开发出众多的多级孔结构分子筛的合成方法，但目前多级孔结构SAPO分子筛的制备仍是合成领域中的难点之一。由此可见，开发一种制备过程简单，对环境友好并且具有较好传质性能的多级孔结构硅磷铝分子筛的制备方法是实现和扩大其实际应用的关键所在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有的SAPO分子筛扩散性能较差的问题。本发明提供了一种新的多级孔结构SAPO分子筛，该材料具有较好的扩散性能。

本发明所要解决的技术之二是提供一种新的解决技术问题之一的多级孔结构的SAPO分子筛的制备方法。

本发明所要解决的技术之三是提供一种新的解决技术问题之一的多级孔结构的SAPO分子筛的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种多级孔结构SAPO分子筛，其特征在于微孔孔径分布为0.1～0.7纳米；介孔孔径分布为2～50纳米；比表面积为100～1300m²·g^-1；孔容为0.05～1.5cm³·g^–1；介孔孔容1～90％，微孔孔容占1％～90％。

上述技术方案中，优选的技术方案为微孔孔径分布在0.2～0.6纳米；介孔孔径分布为2.5～40纳米；比表面积为200～1100m²·g^-1；孔容为0.1～1.4cm³·g^–1；介孔孔容10％～80％，微孔孔容占10％～80％。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种多级孔结构SAPO分子筛的制备方法，包括以下步骤：

a)首先将硅源在碱溶液中加热回流数小时；