[发明专利]无有机模板剂晶种法合成高硅KFI沸石分子筛的方法

说明书

本发明涉及分子筛制备方法，旨在提供一种无有机模板剂晶种法合成高硅KFI沸石分子筛的方法。包括∶将铝源溶于去离子水中，搅拌至澄清；然后加入含钠碱源、钾源、硅源，搅拌混合后移至反应釜中，加入KFI沸石分子筛晶种后进行晶化反应；洗涤、干燥固体产物，得到分子筛产品。本发明不涉及任何有机模板剂，仅涉及廉价的K⁺和Na⁺，大大降低了生产成本，并且避免了焙烧除去有机模板剂的步骤，减少了废气排放，在实际化工生产领域具有重要意义。最终产物的硅铝比为4‑5.1，能够大幅度提高了沸石分子筛的水热稳定性：在10％水和10％空气条件下，在850℃条件下处理16小时后仍能保持78.3％的结构，且水热老化后的催化剂能具有优异的反应性能。

技术领域

本发明属于分子筛制备方法，特别涉及一种无有机模板剂晶种法合成高硅KFI沸石分子筛的方法。

背景技术

KFI沸石分子筛是Barrer于1948年发现的第一个小孔沸石分子筛拓扑结构，具有三维八元环孔道结构，孔径为0.39nm，被研究应用于CO₂捕获，CO₂和CH₄的选择分离，NO_x选择性催化还原反应(NH₃-SCR)及甲醇制烯烃反应(MTO)。KFI最早由Barrer及Kerr通过无模板方法合成，产物硅铝比为2-2.5；1990年Verduijn用Sr⁺及K⁺成功合成了硅铝比为3.0的KFI；1996年Schulz用18-冠-6作为有机模板剂，Sr⁺及K⁺作为无机模板剂得到了硅铝比为4.0的KFI；2018年Kim采用K⁺和Na⁺作为无机模板剂成功通过FAU沸石分子筛转晶得到硅铝比为4.1的KFI并将其应用于SCR反应，且发现其具有良好的水热稳定性；2019年Kamimura用晶种法，Sr⁺及K⁺作为无机模板剂成功合成了硅铝比4.1的KFI。

但是，上述现有技术需要采用有害的冠醚作为有机模板剂，这大大提高了生产成本。并且，焙烧除去有机模板剂又会产生大量有害的气体，易造成环境污染。即便使用有机模板剂得到KFI产物，其硅铝比仍只有4左右。而采用无有机模板剂合成KFI沸石分子筛，需要用到昂贵的Sr⁺作为无有机模板剂。采用K⁺,Na⁺作为无有机模板剂则需要以高硅FAU为原料，这同样大大提高了KFI沸石分子筛的合成成本。

氨气选择性还原技术(NH₃-SCR)是当前最有使用前景的汽车尾气NO_x的控制手段，但作为NH₃-SCR消除NO_x的沸石分子筛除了活性高以外还需要有较好的水热稳定性，而提高水热稳定性最有效的方法发就是在分子筛骨架中引入硅。

基于上述技术现状，有必要提出无有机模板剂合成高硅KFI沸石分子筛的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种无有机模板剂晶种法合成高硅KFI沸石分子筛的方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种无有机模板剂晶种法合成高硅KFI沸石分子筛的方法，包括以下步骤∶