一種原位制備鋁化硅硼酸鹽分子篩的方法是將鋁源、硼源、模板劑和氫氧化鈉加入水中，攪拌均勻，獲得反應混合物Ⅰ；將硅源、晶種和促進劑加入反應混合物Ⅰ中，攪拌均勻獲得反應混合物Ⅱ；將反應混合物Ⅱ置于密閉的反應釜中采用過程控制反應16－144小時，得到鋁化硅硼酸鹽分子篩。本發明專利技術具有工藝簡單，低成本、高效率、原位合成含鋁SSZ-33的優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于一種分子篩的制備方法，具體地說涉及一種一步直接制備鋁化硅硼酸鹽分子篩的方法。
技術介紹
隨著汽車保有量的增加，汽車所導致的大氣污染問題日益嚴峻。根據美國的聯邦測試循環(FTP)測試可知，汽油機排放的碳氫化合物80%來自冷起動后的前200秒。這是由于冷起動階段發動機排氣溫度較低，負責處理尾氣的三效催化劑尚未達到其起燃溫度，不能有效催化轉化碳氫化合物而直接將其排放到大氣中，造成嚴重的大氣污染。因此，控制冷啟動碳氫化合物的排放日益受到人們的廣泛關注。在汽車尾氣催化系統中安裝碳氫捕集催化劑是控制冷啟動排放的有效措施，即在三效催化劑起燃前，捕集碳氫化合物；待 溫度升高達到三效催化劑的起燃溫度后，高溫脫附釋放碳氫化合物，由三效催化劑負責催化轉化處理。作為碳氫化合物捕集催化劑，應滿足的重要條件就是具有較大的吸附容量、較高的脫附溫度(大于或等于三效催化劑的起燃溫度)和良好的穩定性(物理化學學報C (.J.Phys. Chem. 0,2008, 112, 4187-4194)。SSZ-33是CON (根據IZA)拓撲結構分子篩中的一員，首次由美國專利NO. 4963337公開。這種材料擁有十元環和十二元環兩種孔道，且這兩種孔道相互交叉并形成較大的交叉空穴，反應分子能同時通過兩種孔道進入空穴內部(科學(Sbimce)，1993，262，1543-1546)。SSZ-33的性質介于β沸石(十二元環孔道)和ZSM-5沸石(十元環孔道)之間(物理化學學報CZ Phys. Chem. ),1994, 98，12040-12052)，前者具有良好的吸附性，而后者具有良好的穩定性，而且SSZ-33通向外表面的十元環孔道又能制約升溫脫附時分子的脫附速率，使脫附溫度升高(微孔介孔材料Mesoporous Mat. ),2010,129, 126-135)。Elangovan等人以SSZ-33、β、Y、M0R和ZSM-5沸石進行碳氫化合物捕集測試，認為SSZ-33是一種最有希望的碳氫化合物捕集材料(物理化學學報BC/ Phys. Chem.^),2004, 108, 13059-13061)。2005年8 月 4 日，Davis 等人的美國專利 2005/0166581 申請公開了在發動機廢氣捕集中使用分子篩做吸附劑。所述方法包括使廢氣與具有CON拓撲結構的分子篩接觸，所述的CON分子篩可以獨自使用或者可以與另一種吸附劑一起使用。公開的CON分子篩實例為SSZ-33、SSZ-26等。2007年12月22日雪佛龍美國公司公開的專利冷啟動發動機廢氣的處理(CN101568368A)，該專利公開了使用來自內燃機的廢氣物流與分子篩組合接觸減少所述廢氣物流中冷啟動排放物的方法。所述分子篩組合中包括中等尺寸孔的結晶型分子篩，選自SSZ-26、SSZ-33、SSZ-64、β沸石、CIT-1、CIT-6、和ITQ-4。關于SSZ-33 分子篩合成的報道(US 4963337 ；US 5120425 ；CN 101044090A)非常少，并且專利報道所合成的SSZ-33分子篩為硅硼酸鹽，即在專利所述條件下只能合成硅硼酸鹽結構的SSZ-33分子篩，在催化與吸附應用前，要經過鋁鹽的濃溶液后處理，脫硼補鋁合成娃招分子篩(微孔介孔材料(#iMesoporous Mat. ) , 2006, 96,210-215;催化快報(Catal Lett. ),2009, 131，393-400)。這一額外的步驟不但在時間、試劑和廢物處理方面增加了更多的成本，而且后處理造成晶體結構部分破壞以及連鎖的活性位的部分丟失。因此，如果在SSZ-33分子篩的原料中直接加入鋁源，原位制備含鋁SSZ-33分子篩(不需要后處理硅硼酸鹽SSZ-33)，將會是一種低成本、高效率的合成方法，此方案經檢索未發現。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種工藝簡單，低成本、高效率、原位合成含鋁SSZ-33分子篩的制備方法。本專利技術采用原位加入鋁源，在動態體系中直接合成含鋁SSZ-33分子篩，并將晶種、過程控制技術移植、整合于其中開發了一種高效的含鋁SSZ-33分子篩的制備方法；其中過程控制晶化的兩個階段，低溫階段為成核或次級結構單元的形成階段，該階段可通過添加晶種或加入適量易成核的硼源來控制時間；過程控制的高溫階段為硅鋁物種迅速繞核成長的階段，可通過溫度調節來調控成長時間。因此含鋁SSZ-33分子篩合成時間可控，并且原位制備省去了后處理過程所需的時間、試劑和廢物處理，節約了成本且效率大幅度提·聞。本專利技術原位制備含鋁SSZ-33分子篩的方法，具體步驟如下(1)將鋁源、硼源、模板劑和氫氧化鈉加入水中，攪拌均勻，獲得反應混合物I;(2)將硅源、晶種和促進劑加入反應混合物I中，攪拌均勻獲得反應混合物II； (3)將反應混合物II置于密閉的反應釜中采用過程控制反應16- 144小時，得到本專利技術的含鋁SSZ-33分子篩； 所述原料(不包括晶種)各組分的摩爾比如下模板劑促進劑:Si02 =Al2O3 B203 Na20 =H2O= (I — 10) : (O. 01 — 20) : (20 — 400) :1 :(O - 6) (1. I - 5) :(660 — 3000);晶種的加入量占物料總量的O. 01wt% — 25wt%，優選O.lwt% — 2wt%0所述的晶種是由如下方法制備將一定量的去離子水、硅源、硼源、氫氧化鈉和模板劑混合攪拌均勻形成凝膠，并將其轉移至密封反應釜，在一定溫度條件下動態晶化一定時間得到B-SSZ-33分子篩，再經過焙燒，鋁溶液離子交換，即得A1-SSZ-33分子篩。具體的制備方法參考美國專利(US 5120425)中提供的方法。所述的過程控制是指反應過程控制分為兩個階段以I. O — 3. O V /min的升溫速率升至140 0C- 170 °C，并在此溫度晶化8 — 72小時；然后以4. O — 5. O V /min的升溫速率迅速升溫至180 0C- 220 °C，并在此溫度繼續晶化8 — 72小時。所述的反應在轉速為15 — 30轉/分的均相反應器中進行。所述的鋁源為偏鋁酸鈉、氫氧化鋁或異丙醇鋁。所述的硼源為硼酸或四硼酸鈉。所述的模板劑為氫氧化N，N，N-三甲基-8-銨基-三環癸烷或碘化N, N, N-三甲基-8-銨基-三環癸烷的一種或二者混合物。所述的硅源為白炭黑、硅膠或正硅酸乙酯。所述的促進劑為氨水、四甲基氫氧化銨或四乙基氫氧化胺，優選氨水。本專利技術制備的含鋁SSZ-33分子篩為A1-SSZ-33或B, A1-SSZ-33。本專利技術提供的原位制備含鋁SSZ-33分子篩的方法具有以下特點 (I)本專利技術在合成原料中直接加入鋁源，原位制備了含鋁SSZ-33分子篩。相對于現有技術需兩步法合成含鋁SSZ-33分子篩的方法，簡化了工藝，降低了成本，縮短了晶化時間，效率大幅度提聞。(2)本專利技術可通過添加晶種、控制反 應兩個階段的溫度和時間及原料配比，調節含鋁SSZ-33分子篩的硅鋁比、硼鋁比，且硅鋁比范圍大、骨架鋁分布均勻，從而實現含鋁SSZ-33分子篩不同酸配置的調變。(3)本專利技術原位制備含鋁SSZ-33分子篩的方法，避免了現有技術后處理造成晶體結構部分破壞以及連本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種原位制備鋁化硅硼酸鹽分子篩的方法，其特征在于包括如下步驟：（1）將鋁源、硼源、模板劑和氫氧化鈉加入水中，攪拌均勻，獲得反應混合物Ⅰ；（2）將硅源、晶種和促進劑加入反應混合物Ⅰ中，攪拌均勻獲得反應混合物Ⅱ；（3）將反應混合物Ⅱ置于密閉的反應釜中采用過程控制反應16－144小時，得到鋁化硅硼酸鹽分子篩；所述原料各組分的摩爾比為：模板劑：促進劑：SiO2：Al2O3：B2O3：Na2O：H2O=（1－10）：（0.01－20）：（20－400）：1：（0－6）：（1.1－5）：（660－3000）；晶種的加入量占物料總量的0.01wt%－25wt%。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：潘瑞麗，李曉峰，賈妙娟，晉春，樊衛斌，竇濤，
申請(專利權)人：太原科技大學，太原理工大學，太原大成環能化工技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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