[发明专利]一种同晶相核壳结构β分子筛的制备方法

摘要

本发明涉及一种同晶相核壳结构β分子筛的制备方法，是以白炭黑、正硅酸乙酯、偏铝酸钠、四乙基氢氧化铵、氟化铵为原料，四乙基氢氧化铵水溶液为处理剂，先合成核相β分子筛，经混合液配制、反应釜晶化，恒温加热、淬冷、清洗分散、离心分离、真空干燥、高温真空焙烧，制成同晶相核壳结构β分子筛，此制备方法工艺先进，数据准确翔实，制备的同晶相核壳结构分子筛晶粒直径15～20μm，晶粒外部纳米晶粒包裹紧密，产物包裹度达97％，产物纯度达99.9％，可与多种化学物质匹配做为催化剂使用，是十分理想的同晶相核壳结构β分子筛的制备方法。

主权项

一种同晶相核壳结构β分子筛的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：白炭黑、正硅酸乙酯、偏铝酸钠、氟化铵、四乙基氢氧化铵、去离子水、氩气，其准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位白炭黑：SiO₂，2g±0.001g正硅酸乙酯：Si(OC₂H₅)₄，20.79mL±0.01mL偏铝酸钠：NaAlO₂，0.171g±0.001g氟化铵：NH₄F，1.891g±0.001g四乙基氢氧化铵：(C₂H₅)₄NOH，浓度25％，80mL±0.01mL去离子水：H₂O，5000mL±50mL氩气：Ar，100000cm³±100cm³制备方法如下：(1)配置处理剂量取四乙基氢氧化铵5.89mL±0.01mL、去离子水24.11mL±0.01mL，加入烧杯中，搅拌30min，成0.341mol/L的四乙基氢氧化铵水溶液30mL；(2)制备核相β分子筛①配制核相β分子筛混合溶液量取正硅酸乙酯20.79mL±0.01mL、去离子水5mL±0.01mL、四乙基氢氧化铵28mL±0.01mL，称取氟化铵1.891g±0.001g，加入烧杯中，进行搅拌，搅拌时间300min，使混合物产生的挥发性物质充分挥发，形成白色凝胶混合溶液；②加热晶化将配制的白色凝胶混合溶液移入聚四氟乙烯容器内，然后置于反应釜中，并密闭；将反应釜置于恒温箱中密闭加热，加热温度150℃±2℃，恒温、保温，静态晶化120h，成晶化凝胶溶液；③淬冷反应结束后，关闭恒温箱，取出反应釜置于淬冷槽内，在10℃的去离子水中快速冷却至20℃；④离心分离打开反应釜，取出聚四氟乙烯容器，将聚四氟乙烯容器内的晶化凝胶溶液置于离心管中，进行离心分离，离心分离转数5000r/min，分离时间20min，离心分离后留存固体沉淀物，弃掉上清液；⑤真空干燥将固体沉淀物置于蒸发皿中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度120℃，真空度10Pa，干燥时间6h，干燥后得核相β分子筛粉末6g±0.001g；(3)预处理核相β分子筛①配制预处理核相β分子筛溶液将核相β分子筛粉末5g±0.001g，四乙基氢氧化铵水溶液25mL±0.01mL，加入聚四氟乙烯容器中，剧烈搅拌1h，得到混合溶液；②恒温反应将盛有混合溶液的聚四氟乙烯容器放入反应釜中并密闭，将反应釜置于恒温箱中加热，加热温度100℃±2℃，恒温、保温、静态反应24h；③淬冷反应后停止加热，将反应釜移至淬冷槽内，在10℃的去离子水中快速冷却至20℃；④洗涤开启反应釜，将聚四氟乙烯容器内的混合溶液倒入烧杯中，加入去离子水500mL，搅拌洗涤10min，成洗涤液；⑤离心分离将洗涤液置于离心管中，进行离心分离，离心分离转数5000r/min，分离时间20min，离心分离后，留存固体沉淀物，弃掉上清液；⑥真空干燥将固体沉淀物置于蒸发皿中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度120℃，真空度10Pa，干燥时间6h，干燥后得预处理的核相β分子筛粉末4.5g±0.001g；(4)制备同晶相核壳结构β分子筛①配制同晶相核壳结构β分子筛混合溶液量取去离子水3.1mL±0.01mL、四乙基氢氧化铵11.52mL±0.01mL，称取偏铝酸钠0.171g±0.001g、白炭黑2g±0.001g加入到聚四氟乙烯容器中，采用集热式恒温磁力搅拌器恒温加热搅拌2h，加热温度80℃±2℃，搅拌转数600r/min，使混合物充分溶解，形成透明凝胶溶液；向凝胶溶液中加入预处理的核相分子筛4g±0.001g，继续搅拌30min，成混合溶液；②加热静态晶化将盛有混合溶液的聚四氟乙烯容器置于反应釜中，并密闭，然后将反应釜放入恒温箱中加热，加热温度140℃±2℃，恒温、静态晶化反应48h；③淬冷晶化反应后，停止加热，打开恒温箱，取出反应釜，置于淬冷槽内，在10℃的去离子水中快速冷却至20℃；④去离子水稀释、离心分离冷却后打开反应釜，将聚四氟乙烯容器内的混合溶液倒入烧杯中，加入去离子水500mL，在磁力搅拌器上搅拌30min，成稀释混合溶液；将稀释混合溶液置于离心机的离心管中，进行离心分离，离心分离转数8000r/min，离心分离时间30min，离心分离后，留存沉淀物，弃掉上清液；⑤清洗分散、离心分离将沉淀物置于烧杯中，加入去离子水500mL，然后置于超声波分散仪内，进行超声波清洗分散，超声波频率为40KHz，分散时间30min；然后将分散溶液置于离心机的离心管中进行离心分离，离心分离转数8000r/min，离心分离时间30min，离心分离后留存沉淀物，弃掉上清液；清洗分散、离心分离重复进行3次；⑥真空焙烧同晶相核壳结构β分子筛的焙烧是在真空烧结炉内进行的，是在加热、抽真空、氩气保护、外水循环冷却下完成的；将沉淀物置于石英容器中，然后置于真空烧结炉内的工作台上；关闭真空烧结炉，开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达5Pa；开启氩气瓶、氩气管，向炉内通入氩气，使炉内压强恒定在0.09MPa；开启外水循环冷却管，进行外水循环冷却；开启电阻加热器，加热温度550℃±2℃，进行焙烧，加热焙烧时间300min；冷却，焙烧后停止加热，石英容器内的产物，随炉冷却至25℃；冷却后得同晶相核壳结构β分子筛；(5)检测、分析、表征对制备的同晶相核壳结构β分子筛的晶体结构、晶粒形貌进行检测、分析、表征；用扫描电子显微镜进行产物晶体形貌分析；用X射线衍射仪进行产物晶体物相和结晶度分析；结论：同晶相核壳结构β分子筛为白色粉末，粉体颗粒直径15～20μm，颗粒外部由纳米晶粒包裹，内部为微米晶粒，为核壳结构，产物包裹度达97％，产物纯度达99.9％；(6)储存将制备的同晶相核壳结构β分子筛白色粉末放入自封袋中封口，将自封袋储存于棕色透明的玻璃容器内，密封避光储存，需防潮、防晒、防酸碱盐类物质侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。