[发明专利]一种花状丝光沸石及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种花状丝光沸石，其为纳米棒状晶体聚集形成的花状簇形貌，所述纳米棒状晶体的直径为100‑300nm、长度1‑3μm。本发明还公开了所述花状丝光沸石的制备方法和其作为二甲醚羰基化反应催化剂的应用，本发明先将原料混合后形成的凝胶混合物在室温下陈化，然后将陈化后的母液再进行水热晶化，且凝胶混合物中添加晶种，这两个操作对丝光沸石分子筛的晶化过程具有明显影响。本发明成功制得纳米棒状晶体聚集形成的花状簇形貌的花状丝光沸石，且相对于不经陈化、不添加晶种、以及不添加生长改性剂制得的样品，用于二甲醚羰基化制乙酸甲酯反应时，本发明花状丝光沸石具有更优的催化活性。

技术领域

本发明属于化学催化技术领域，具体涉及一种花状丝光沸石、其制备方法及其作为二甲醚羰基化反应催化剂的应用。

背景技术

乙酸甲酯是一种重要的化工中间体，可用于生产乙酸酐、乙酸纤维素等。乙酸甲酯也是一种毒性低的优良溶剂，可替代丙酮、环戊烷、乙酸乙酯等应用于树脂、涂料、皮革等的生产中。此外，乙酸甲酯的加氢产物乙醇不仅是一种重要的化工原料，同时也是一种清洁燃料。以乙醇作为燃油添加剂可减少汽油消耗、提高油品燃烧效率、降低汽车尾气中碳氢化合物及CO等大气污染物的排放。

乙酸甲酯的生产工艺主要有酯化法、甲醇羰化法、甲醇脱氢法和甲醇/二甲醚羰化法。其中分子筛催化的羰基化反应因具有原子经济性高，反应条件温和等优点，受到了学术界和工业界的广泛关注。丝光沸石对二甲醚羰基化反应具有99％的乙酸甲酯选择性，这种高度的催化专一性得益于丝光沸石特殊微孔结构所带来的限域效应和择形性能。但很小的微孔尺寸同时也造成了较为严重的扩散限制问题，对其催化性能造成了不利影响。因此，通过合成具有特殊形貌的丝光沸石增强其扩散性能，是提高原料二甲醚的转化率、产物乙酸甲酯的收率关键手段。

本发明旨在解决上述问题。

发明内容

本发明第一方面提供一种花状丝光沸石，其为纳米棒状晶体聚集形成的花状簇形貌，所述纳米棒状晶体的直径为100-300nm、长度1-3μm。

本发明第二方面提供所述的花状丝光沸石的制备方法，该合成方法过程简单，易于实现放大生产。

所述花状丝光沸石的制备方法包括以下步骤：

(1)取铝源、硅源、碱源、模板剂、生长改性剂、水和晶种搅拌混合均匀，得到凝胶混合物，所述模板剂为可诱导生成丝光沸石分子筛结构的含氮化合物；所述生长改性剂为阳离子型表面活性剂。

(2)对步骤(1)得到的凝胶混合物在室温下陈化，获得水热反应母液；

(3)对水热反应母液进行水热处理，水热处理后所得固体经洗涤、干燥、焙烧，得到钠型丝光沸石；

(4)将步骤(3)得到的钠型丝光沸石(Na型丝光沸石)转化为氢型丝光沸石(H型丝光沸石)。

其中，本发明所述的室温是指25℃±5℃。

优选地，步骤(1)中的所述硅源选自硅溶胶、硅酸钠、气相二氧化硅、正硅酸乙酯中的一种或多种；所述铝源选自硫酸铝、偏铝酸钠、硝酸铝中的一种或多种；所述碱源为氢氧化钠；所述晶种为含有八元环的硅铝分子筛，选自丝光沸石。更优选地，所述硅源选自硅溶胶；铝源选自偏铝酸钠；碱源为氢氧化钠；晶种为丝光沸石。

优选地，步骤(1)中所述模板剂选自四乙基氢氧化铵、四乙基溴化铵、环己亚胺、高哌嗪、环己胺、4-甲基哌啶中的一种或多种。

优选地，步骤(1)中所述生长改性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氢氧化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。