[发明专利]一种超声波辅助的无胺合成MWW分子筛方法

说明书

本发明提供一种超声波辅助的无胺合成MWW分子筛方法，属于无机材料化学合成的技术领域。所述合成方法为：采用超声波预处理，结合110～160℃水热晶化12～64h的合成条件，使铝源、硅源、碱源、去离子水及晶种充分混合所形成的凝胶晶化，然后通过洗涤、分离和干燥，得到MWW分子筛。本发明可以有效、快速地改善无胺合成MWW分子筛的前驱体凝胶的均匀度，提高晶化速度及产物的结晶度，具有成本低及环境友好的突出优点。

技术领域

本发明属于无机材料化学合成的技术领域，具体涉及一种超声波辅助的无胺合成MWW分子筛方法。

背景技术

MWW分子筛是一族具有层状结构的微孔分子筛，包含两个相对独立的孔道系统：层内的十元环正弦孔道和层间十二元环超笼。此外，其表面还存在开口为十二元环的半超笼。这种多孔道共存的结构特征使MWW分子筛在烷基化、催化裂化、异构化和歧化等许多反应中均表现出优越的催化性能。

无模板剂法合成分子筛可以有效减少使用有毒、价高的模板剂，且可减少能源消耗、降低对环境的不良影响，因而受到越来越多的关注(CN102963908A)。但由于MWW分子筛结构的特殊性，无胺合成MWW分子筛的难度很大，鲜有相关报道。最近，Okubo等人报道了以MCM-22分子筛为晶种无胺合成MWW分子筛(Chem.Asian J.12(2017)530-542)，但其方法的晶化时间长(90-168h)，且产物中存在少量杂晶。

近年来，许多研究者将超声波引入到材料合成中，由于超声空化作用(Science247(1990)1439-1445)，一方面促进合成前躯体的均匀化，另一方面能促进晶核形成(Microprous and Mesoporous Materials 74(2004)37-47)。李银莲等发现，超声波条件下NaY分子筛晶化速率加快、晶化时间缩短，产品结晶度高，粒度分布变宽，小晶粒增多(广州化工,43(2015)98-99)。

发明内容

本发明的目的在于开发一种超声波辅助的无胺合成MWW分子筛方法，以超声波作为预处理手段，有效缩短预处理时间,改善前驱体凝胶的均匀度,提高晶化速度及产物的结晶度。本发明的合成成本低，环境友好，易于规模化应用。

本发明提供一种超声波辅助的无胺合成MWW分子筛的合成方法。采用超声波预处理结合水热合成的方法，无需添加模板剂，通过调变原料的摩尔组成、合理匹配超声处理与晶化条件，合成MWW分子筛。具体合成步骤如下：

(a)将硅源、铝源、碱源、去离子水及晶种按照摩尔配比SiO₂/Al₂O₃＝5～100、M₂O/SiO₂＝0.01～0.5(M为碱金属)及H₂O/SiO₂＝5～100，晶种添加的重量为所添加的SiO₂与Al₂O₃重量之和的5～30％，充分混合，形成混合物A；

(b)将混合物A在超声波作用下进行预处理，得到混合物B，其超声条件：温度为室温～100℃、功率为50～150w、时间为5～90min；

(c)将混合物B在110～160℃水热晶化12～64h，然后通过分离、洗涤和干燥，得到MWW分子筛；

本发明技术方案中，所述硅源为固体硅胶、白炭黑、硅溶胶、水玻璃或正硅酸四乙酯中的一种；所述铝源为偏铝酸钠、拟薄水铝石、氯化铝、硫酸铝或硝酸铝中的一种；所述碱源为氢氧化钠；所述晶种为MCM-49分子筛或MCM-22分子筛中的至少一种。

本发明合成的MWW分子筛为钠型分子筛，可以通过离子交换得到氢型MWW分子筛，或通过其它后处理手段得到功能化MWW分子筛，应用于不同的催化反应过程。