[发明专利]一种小分子有机模板剂合成高硅AFX沸石分子筛的方法

说明书

本发明公开了一种小分子有机模板剂合成高硅AFX沸石分子筛的方法。本发明利用一系列简单廉价的小分子有机模板剂来合成高硅AFX沸石分子筛，本发明的方法得到的产物硅铝比可为7左右，非常适用于NH₃‑SCR反应，并且得到的产物具有非常优异的水热稳定性，即使经过850℃水热老化16小时后仍能保持其基本结构；并且本发明方法中使用的小分子有机模板剂结构简单、价格低廉，大大降低了合成成本，解决了目前AFX沸石分子筛硅铝比不高于5(Si/Al5.0)，水热稳定性较差或者使用价格昂贵的模板剂导致生产成本高等技术问题；为AFX沸石分子筛的工业生产并作为新一代NH₃‑SCR催化剂提供可能性。

技术领域

本发明涉及一种小分子有机模板剂合成高硅AFX沸石分子筛的方法，属于分子筛技术领域。

技术背景

AFX分子筛属于ABC家族，其骨架结构主要由d6r以AABBCCBB顺序排列形成三维八元环孔道结构并拥有较大的aft笼(0.55×1.35nm)及稍小的gme笼(0.34×0.66nm)。该分子筛最初是以磷酸铝结构被发现的，Wilson等人将其命名为SAPO-56分子筛。随后Zones等人成功地以双头季铵盐1,4-bis(1-azoniabicyclo[2.2.2]octane)butyl dibromide为有机模板剂合成了硅铝结构的AFX，并命名为SSZ-16沸石分子筛。交换Cu²⁺后的SSZ-16沸石分子筛在NO_x选择性催化还原反应(NH₃-SCR)中表现出优异的NO_x转化率。但由于SSZ-16沸石分子筛产物硅铝比不高于5(Si/Al5.0)，因此其水热稳定性较差，通常经过800℃水热老化16小时后就完全失去活性。随后，Zones等人又开发了一种1,3-bis(1-adamantyl)imidazoliumbromide作为有机模板剂合成SSZ-16的新方法，该方法得到的产物硅铝比高达17，酸性较弱，不适用于NH₃-SCR反应。Corma等人以一个尺寸较大的刚性双头季铵盐作为有机模板剂通过高硅USY转晶方法合成了纳米尺寸的高硅SSZ-16(Si/Al＝5.2～5.3)，该方法使用的有机模板剂结构复杂且价格昂贵，不易合成。

因此为了更好的开发AFX在NH₃-SCR反应中的应用，有必要发展一种简单高效合成适用于NH₃-SCR反应的高硅AFX沸石分子筛。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是：目前AFX沸石分子筛硅铝比不高(Si/Al5.0)、水热稳定性较差、使用价格昂贵的模板剂导致生产成本高或者不适用于NH₃-SCR反应等技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种小分子有机模板剂合成高硅AFX沸石分子筛的方法，包括：首先将硅铝源、氢氧化钠固体、有机模板剂OSDA(OH)₂水溶液和水按照摩尔比SiO₂:Al₂O₃:Na₂O:OSDA(OH)₂:H₂O＝25-72:1:0.6-16:5-18:500-3000的比例加料，搅拌形成凝胶后转移至反应釜中进行晶化反应，反应完成后，将反应产物洗涤并烘干，即得硅铝原子比为5.0-7.1的高硅AFX沸石分子筛；其中，所述有机模板剂水溶液中的有机模板剂为N,N′-二甲基-N,N,N′,N′-四乙基-1,6-氢氧化己二铵、N,N,N′,N′-四甲基-N,N′-二乙基-1,6-氢氧化己二铵、N,N,N′,N′-四甲基-N,N′-二异丙基-1,6-氢氧化己二铵、N,N-二甲基-N,N′,N′,N′-四乙基-1,6-氢氧化己二铵和N,N,N′-三甲基-N,N′,N′-三乙基-1,6-氢氧化己二铵中的至少一种。