[发明专利]一种尺寸可控的FER分子筛的快速合成方法

说明书

本发明提供了一种尺寸可控的FER分子筛的快速合成方法，该方法以硅源、铝源、去离子水、晶种以及无机酸或无机碱为原料，初始原料的摩尔配比为：SiO₂/Al₂O₃＝10‑40、OH^‑/Al₂O₃＝4‑15、H₂O/Al₂O₃＝600‑2000。所添加的晶种为具有FER结构的分子筛，含量为原料中硅铝氧化物质量的5‑50％，尺寸大小为50‑3000nm。反应初始合成液陈化处理后，经微波加热在自生压力下晶化1‑5h，经洗涤、分离和干燥得到FER分子筛。采用本方法可大大缩短晶化合成时间，提高合成效率；该方法合成过程中无需添加任何有机模板剂，工艺简单，环境友好，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，特别涉及一种尺寸可控的FER分子筛的快速合成方法。

背景技术

Ferrierite分子筛是由美国Mobil公司于1977年开发出的一种具有FER拓扑结构的层状分子筛材料(USP4,016,245)，隶属于正交晶系，拥有垂直交叉的二维孔道系统，其中平行于[001]面的十元环孔道大小为0.42×0.54nm，平行于[010] 面的八元环孔道大小为0.35×0.48nm。由于其适宜的孔道、优良的热/水热稳定性和酸性，被广泛应用于异构化、聚合和裂化等烃类转化过程。FER分子筛合成所用的传统模板剂主要有：乙二胺或吡咯烷(USP4,016,245和USP4,107,125)、丁二胺(USP4,107,195)、1,4-二甲基哌嗪(USP5,288,475)、六亚甲基亚胺 (USP4,925,548)以及环己胺(CA1,401,570A和CA1,749164A)等。

除了有机结构导向剂法，很多分子筛合成专家也致力于无有机模板剂法来合成FER分子筛，比如USP3992446，USP4016，USP4088739，USP4251499，通常来说无胺合成路线反应温度高，晶化时间长，并且合成区间窄(J.Mater. Chem.A.2011,21,9494；J.Am.Chem.Soc.,134(2012)11542-11549.)，在一定程度上限制了FER在工业上的大量应用。

微波辅助水热合成方法是指将微波技术引入到传统水热合成工艺中。在微波加热过程中，微波能量场不断地高速变换着正负极性，使物质分子的运动发生巨变，互相碰撞、摩擦、挤压，从而使动能即微波能转化为热能。和传统的加热方法相比较，微波加热具有速度快，没有温度梯度和热应力，没有滞后效应等特点。与传统水热合成路线相比，由于微波的高频震荡及场加热方式，微波合成体系中的凝胶高度分散并形成均一的温度分布环境，更有利于促进成核晶化，所得产物粒度均一。目前采用微波加热的方法(Micro.Mesopor.Mater., 2008(116):386；Chem.Comm.,1998(63):1699)已成功合成了多种结构的分子筛，如A、FAU、MFI、ALPO、SAPO、MWW等。在此基础上，我们试图采用微波辅助与晶种诱导的合成路线来制备FER分子筛，达到缩短晶化时间、节约能源和绿色环保的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尺寸可控的FER分子筛的快速合成方法，通过微波辅助加热与晶种调控导向FER分子筛的合成，无需添加任何有机模板剂。该方法操作工艺简单，环境友好，成本低廉，得到的产物结晶度高，具有良好的应用前景。

本发明提供了一种尺寸可控的FER分子筛的快速合成方法，该方法以硅源、铝源、去离子水、晶种以及无机酸或无机碱为原料，初始原料的摩尔配比为： SiO₂/Al₂O₃＝10-40、OH^-/Al₂O₃＝4-15、H₂O/Al₂O₃＝600-2000；