[发明专利]一种纯硅和高硅CHA分子筛的可控合成方法

说明书

本发明涉及一种纯硅和高硅CHA分子筛的可控合成方法，该方法以N,N,N‑三甲基‑1‑金刚烷基氢氧化铵(TMAdaOH)为模板剂，采用六氟硅酸铵为硅源，或普通硅源与氟化物的混合物为硅源，在H₂O/SiO₂约为30的稀溶液中高效快速合成纯硅和高硅CHA分子筛，实现对晶体大小的有效调控，同时降低了模板剂的用量，降低成本，并且在低温也能高效快速合成纯硅和高硅CHA分子筛。与现有技术相比，CHA分子筛合成步骤简单，母液均匀性好，分子筛制备重复性好，粒度大小和分布控制简单，有利于其工业应用。

技术领域

本发明涉及分子筛合成领域，尤其是涉及一种纯硅和高硅CHA分子筛的可控合成方法。

背景技术

分子筛是一类具有分子尺度微孔的铝硅酸盐晶体材料。分子筛具有高的比表面积和孔隙率、均一的微孔、可调的酸性和独特的吸附性能、优异的稳定性等，在催化、吸附、离子交换过程中得到广泛的应用。具有八元环的小孔分子筛主要包括CHA，SSZ-13，SAPO-34，DDR和LTA分子筛，在催化、吸附和分离领域有着广泛的应用。其中硅铝型的CHA分子筛具有三维孔道结构和较低的骨架密度，在吸附和膜分离方面优于其他分子筛。尽管CHA分子筛在分离和催化方面具有很大的应用潜力，但合成纯硅和高硅CHA分子筛并非易事。

文献检索表明，对于纯硅和高硅CHA分子筛的合成(硅铝比大于100)，必须在H₂O/SiO₂为3的接近于干态的氟化物母液中才能实现，即使H₂O/SiO₂为6.5时，F^-/SiO₂比值和F^-/模板剂比值通常分别控制在1.4和1之间。

这导致了一系列问题，如母液制备过程复杂且均匀性差，导致分子筛制备重复性差，粒度大小和分布控制困难等。而在吸附、膜分离和催化等方面的应用中，对分子筛晶体尺寸的大小、粒度分布和形貌进行精细控制是非常重要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种过程简化、可以控制晶体的大小和形貌、便于工业化的纯硅和高硅CHA分子筛的可控合成方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

因此，本发明在常规溶液状母液中(H₂O/SiO₂约为30)实现纯硅和高硅CHA分子筛的合成，不仅可以简化合成过程，且可以控制CHA晶体的大小和形貌，这对于CHA分子筛的工业应用尤为重要。

针对此问题我们以传统的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵(TMAdaOH)为模板剂，采用六氟硅酸铵为硅源，在H₂O/SiO₂约为30的稀溶液中高效快速合成纯硅和高硅CHA分子筛，实现对晶体大小的有效调控，同时降低了模板剂的用量。

一种纯硅和高硅CHA分子筛的可控合成方法，该方法包括以下步骤：

(1)将硅源、模板剂、碱、水和铝源混合后，配置得到母液；

(2)将CHA分子筛晶种加入到母液中，在老化、晶化后，得到CHA分子筛；

(3)将CHA分子筛高温焙烧脱除模板剂后，得到活化的CHA分子筛。

进一步地，所述的模板剂包括N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵(TMAdaOH)，所述的碱包括乙二胺(EDA)、三乙胺、二丙胺、环己胺或无机碱，比如氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或多种，所述的铝源包括异丙醇铝、氢氧化铝或偏铝酸钠中的一种或多种。

进一步地，所述的硅源包括六氟硅酸铵，或者是硅溶胶、硅气溶胶或正硅酸乙酯与氟化铵、氢氟酸或其它氟化物的混合物。