[发明专利]一种K型CHA结构分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种K型CHA结构分子筛及其制备方法和应用，属于分子筛制备技术领域。本发明所述K型CHA结构分子筛的制备方法，包括以下步骤：将钾源、铝源、硅源、碱源、模板剂和水混合，得到溶胶状浆料；将所述溶胶状浆料依次进行晶化和焙烧，得到K型CHA结构分子筛。本发明通过添加钾源能够将CHA分子筛的合成周期缩短至20～30h，且所制备的分子筛的形貌为规则的方块型，粒径可以增加至1～2μm。

技术领域

本发明涉及分子筛制备技术领域，尤其涉及一种K型CHA结构分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

目前，市场上存在各式各样的分子筛，分子筛的合成方法大同小异，很多分子筛只要在特定的模板剂下即可成功制备。SSZ-13分子筛是一种菱沸石(CHA)结构的微孔分子筛，它的结构是由AlO₄和SiO₄四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环孔道和三维交叉孔道结构，相接的氧原子处可形成Al(OH)Si桥式羟基，使骨架具有一定的酸性和阳离子交换性；而且，SSZ-13分子筛的孔道尺寸只有0.38nm，按照沸石孔道大小来划分，SSZ-13属于小孔沸石，比表面积大多为600～800m²/g。由于比表面积较大并具有八元环的结构特点，SSZ-13具有良好的热稳定性，可用作吸附剂或催化剂的载体，比如空气净化剂或汽车尾气催化剂等。同时，SSZ-13还具有阳离子交换性和酸性可调性，因而对多种反应过程具有很好的催化性能，包括烃类化合物的催化裂化、加氢裂化以及烯烃和芳烃构造反应等。

目前，合成SSZ-13分子筛的工艺主要有：(1)水热法：该方法以水为介质，将原料按比例混合形成初始凝胶，随后转移至反应釜中，在高温高压条件下晶化从而得到分子筛晶体，此方法碱源大多为Na；(2)固相研磨法：又称无溶剂法，是将固体原料进行机械研磨，再将研磨后的混合物转移至反应釜中进行晶化；(3)干胶转化法：是指在晶化过程中将固体原料和溶剂分离，高温晶化过程中溶剂汽化形成蒸气，随后与固相原料接触发生相互作用来制备分子筛。

然而，目前已发表的分子筛合成方法中水热晶化反应周期较长(4～7天)，合成SSZ-13分子筛的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种K型CHA结构分子筛及其制备方法和应用，所述方法能够缩短合成时间，且制备得到规则的晶粒尺寸为1～2μm的K型CHA结构分子筛。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种K型CHA结构分子筛的制备方法，包括以下步骤：

将钾源、铝源、硅源、碱源、模板剂和水混合，得到溶胶状浆料；

将所述溶胶状浆料依次进行晶化和焙烧，得到K型CHA结构分子筛。

优选的，所述钾源包括偏铝酸钾、氢氧化钾、氯化钾、硫化钾、氯酸钾或碳酸钾；所述铝源包括拟薄水铝石、三异丙醇铝、铝溶胶、硫酸铝、偏铝酸钾、偏铝酸钠、氧化铝或氢氧化铝；所述碱源包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、偏铝酸钠或偏铝酸钾。

优选的，所述铝源中铝原子和钾源中钾原子的原子比为(0.4～1):1。

优选的，所述硅源包括水玻璃、碱性硅溶胶或白炭黑。

优选的，所述模板剂包括N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和氯化胆碱中的一种或两种。

优选的，所述铝源以Al₂O₃计，所述硅源以SiO₂计，所述碱源以K₂O或Na₂O计，所述铝源、硅源、碱源、模板剂和水的摩尔比为(0.01～1):1:(0.01～5):(0.1～1):(20～100)。

优选的，所述晶化的时间为12～48h，温度为150～200℃。