[发明专利]一种硅锗酸盐分子筛的制备方法

说明书

本发明公开一种硅锗酸盐分子筛的制备方法，离子液体作为反应介质和模板剂，有机碱为辅助结构导向剂。具体步骤如下：(1)将离子液体，含锗和含硅的原料，有机碱和矿化剂混合，加入这几种原料的摩尔比为SiO₂:GeO₂:有机碱:矿化剂:离子液体＝0‑1:0‑1:0‑5:0‑5:0‑40，搅拌混合均匀，制得分子筛前体混合物；(2)将步骤(1)得到的前体混合物装入反应釜中，在一定温度下晶化一定时间；(3)冷却至室温，产物抽滤洗涤，干燥，即可得到硅锗酸盐分子筛。该合成方法过程简单，操作方便安全，经济环保，本发明可用来合成多种结构的硅锗酸盐分子筛，得到的硅锗酸盐分子筛在催化、吸附、分离等领域有很广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于分子筛无机材料技术领域，具体涉及以离子液体为反应介质，有机碱作为结构导向剂，通过离子热合成制备硅锗酸盐分子筛的方法。

背景技术

分子筛是描述一类具有选择性吸附能力的无机材料，具有诸多特殊性能：离子交换性、扩散与吸附性和催化活性等。沸石分子筛还具有规整的孔道结构和尺寸均一的孔道体系、高的比表面积和吸附能力，使得它的分子择形性在石油炼制、气体分离、环保等领域得到广泛应用。

锗酸盐含有特殊的锗族结构，易形成Ge₅族、Ge₇族、Ge₈族、Ge₉族和Ge₁₀族等。硅元素与锗在同一主族的，硅酸盐有着很好的热稳定性，锗酸盐结构并不稳定，因此可以通过调节合成凝胶的摩尔配比、晶化温度、晶化时间等合成条件，将硅与锗结合在一起来合成出同时具备硅酸盐和锗酸盐二者不同优点的硅锗酸盐分子筛。用硅原子替代锗酸盐或者硅锗酸盐中的锗原子，可以大大提高分子筛的热稳定性等性质，这样的改变对硅锗酸盐分子筛在石油化工、精细化工等工业中的应用具有重要的意义。

传统的分子筛的合成方法主要包括水热合成或溶剂热合成法。反应压力高对容器的要求也较高，并且反应中需要使用带有挥发性质和毒性的有机模板剂。而RussellEMorris等研究人员发展了一种新的分子筛的合成方法—离子热合成法(Nature,2004,430,1012-1016)。离子液体是一种很稳定的离子化合物，有很好的热稳定性和化学稳定性，并且具有很多独特的性质：(1)离子液体由特定的体积相对较大的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子构成的，具有正负电荷，离子间存在很强的相互作用力，单个分子很难从整个体系中脱离，所以在加热过程中不会产生蒸汽压，在常压下反应降低了风险，特别是离子液体与其他传统有机溶剂相比毒性很低。(2)离子液体在室温或者接近室温下呈现液体状态，与固体物质相比较，它是液态的；与传统的液态物质相比较，它是离子的；(3)离子液体有机阳离子与分子筛合成常用的有机胺模板剂结构相近，可以兼作溶剂和模板剂，而且其种类繁多，分子结构可设计，增加了合成的可控变量，为创新新材料提供了新平台。目前，离子热合成主要应用与磷酸盐分子筛材料的合成，离子热合成硅基分子筛很难实现，唯一的报道是Paul S.Wheatley等人采用一种碱性的离子液体合成出全硅的分子筛材料(Chemical Science,2010,1,483-487)。本发明在中性的离子液体中通过添加有机碱和矿化剂，可以实现硅锗酸盐分子筛的合成，该合成方法过程简单，操作方便安全，经济环保，可以得到不同结构的硅锗酸盐分子筛。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子热合成的方法制备硅锗酸盐分子筛，本发明使用离子液体作为反应介质，有机碱作为辅助结构导向剂，合成得到硅锗酸盐分子筛。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

离子热合成硅锗分子筛的制备方法，以离子液体作为反应介质，有机碱为辅助结构导向剂，在离子热合成条件下制得硅锗酸盐分子筛，其步骤如下：

(1)在离子液体中加入含硅原料、含锗原料、有机碱、矿化剂充分混合均匀后，在搅拌器上混合搅拌均匀，制得分子筛的前体混合物；

(2)将前体混合物装入反应釜中，在100-200℃晶化1-7天；