專利名稱：離子熱體系下高穩(wěn)介孔分子篩的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及介孔分子篩的合成方法，具體地說是關(guān)于一種以酸功能化性離子液體為介質(zhì)，非離子表面活性劑或離子型表面活性劑為模板劑制備高水熱穩(wěn)定性的介孔分子篩的方法。
背景技術(shù)：
新型介孔分子篩M41S或SBA-15被開發(fā)成功以來，由于其具有大的均一的孔道結(jié)構(gòu)，作為大分子反應(yīng)的催化劑，顯示出較好的應(yīng)用前景。但該類介孔分子篩的孔壁為無定形的，孔壁極易因局部水解或熱作用而穿透，甚至整個(gè)分子篩晶格的坍塌，導(dǎo)致其熱穩(wěn)定性與水熱穩(wěn)定性很差，因而制約了介孔分子篩的工業(yè)應(yīng)用。為了改善介孔分子篩的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，科學(xué)家們開展了大量的研究工作。其中，使介孔分子篩孔壁“晶化”的技術(shù)，即設(shè)計(jì)合成介微孔復(fù)合分子篩，在增加其熱和水熱穩(wěn)定性方面是一條很好的技術(shù)路線 (CN1393403, J. Phys. Chem. B, 2001,105,7963-7966)。目前，具有晶態(tài)孔壁的介孔分子篩都是經(jīng)不同條件下的水(溶劑)熱方法(CN1208718, J. Phys. Chem. B，2000，104，2817-2823) 制備的。該水(溶劑)熱體系，不可避免要采用高壓設(shè)備，同時(shí)制備過程中產(chǎn)生大量的廢酸或廢堿，且受水(溶劑)本身沸點(diǎn)的限制，在合成中易造成骨架結(jié)構(gòu)松散，結(jié)晶度下降， 影響材料的熱和水熱穩(wěn)定性。2004年,英國(guó)圣安德魯斯大學(xué)的Russel E Morris教授等人報(bào)道了使用離子液體作為溶劑和模板劑合成微孔磷酸鋁分子篩的方法，即離子熱合成法(Nature，2004，430，1012)。離子熱合成方法的提出為分子篩的發(fā)展開辟了新的途徑 (CN200910248472. 8，CN200710036633. 8，CN200810105982. 5)，避免了高壓反應(yīng)，增強(qiáng)了安全性，環(huán)境友好，最主要的特點(diǎn)減少了溶劑-骨架結(jié)構(gòu)的作用和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑-骨架結(jié)構(gòu)作用的競(jìng)爭(zhēng)，更容易得到目標(biāo)產(chǎn)物，且可以得到新型結(jié)構(gòu)的分子篩，改善分子篩的性能。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有介孔分子篩水熱穩(wěn)定性差，制備過程中產(chǎn)生大量的廢酸或堿液，對(duì)環(huán)境造成污染等問題，本發(fā)明提供了一種以酸功能化性離子液體為介質(zhì)，非離子表面活性劑或離子型表面活性劑為模板劑制備高水熱穩(wěn)定性的介孔分子篩的方法，該方法制備的介孔分子篩較水熱體系下制得的介孔分子篩水熱穩(wěn)定性好，同時(shí)酸功能化離子液體可以重復(fù)使用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
a)將偏鋁酸鈉，二氧化硅水溶膠(30% )，硅酸鈉和酸功能化離子液體，依次加入到反應(yīng)釜中，室溫下在反應(yīng)釜中混合均勻，制成凝膠混合物，其中Al2O3 SiO2 Na2O H2O 的摩爾比為I. O 5-30 1-5 500-800，酸功能化離子液體的加入量為固體質(zhì)量的O. 5-3 倍;
b)把凝膠混合物轉(zhuǎn)入高壓釜中，密封，在120_140°C下晶化4-6小時(shí)；
c)晶化結(jié)束后，冷卻到室溫，再將晶化后溶液中加入酸功能化的離子液體和模板劑，在40-60°C下攪拌20-24小時(shí)，得到均相凝膠混合物，其中酸功能化離子液體的加入量為固體質(zhì)量的3. 5-5倍，模板劑為非離子表面活性劑P123或離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，加入量為SiO2加入量摩爾比的O. 01-0. 02倍；d)將此凝膠混合物轉(zhuǎn)入高壓釜，密封，在100_120°C下晶化24-48小時(shí)；e)晶化結(jié)束后，冷卻到室溫，加去離子水稀釋和洗滌，抽濾，60°C干燥12-24小時(shí)，550-600°C下焙燒6-8小時(shí)，即制得高穩(wěn)介孔分子篩產(chǎn)品。f)收集洗滌液，減壓蒸餾除水，酸功能化離子液體可回收使用。本發(fā)明所采用的酸功能化離子液體為以咪唑?yàn)槟阁w，使它依次與環(huán)烷磺酸內(nèi)酯(4-6元環(huán))、硫酸進(jìn)行反應(yīng)，制得酸功能化的離子液體，結(jié)構(gòu)通式如下
權(quán)利要求
1.本發(fā)明公開了一種以酸功能化性離子液體為介質(zhì)，非離子表面活性劑或離子型表面活性劑為模板劑制備高水熱穩(wěn)定性的介孔分子篩的方法，其特征在于合成方法包括如下步驟··(1)將偏鋁酸鈉，二氧化硅水溶膠(30%)，硅酸鈉和酸功能化離子液體，依次加入到反應(yīng)釜中，室溫下在反應(yīng)釜中混合均勻，制成凝膠混合物，其中Al2O3 SiO2 Na2O H2O的摩爾比為1.0 5-30 1-5 500-800，酸功能化離子液體的加入量為固體質(zhì)量的O. 5-3 倍;(2)把凝膠混合物轉(zhuǎn)入高壓釜中，密封，在120-140°C下晶化4-6小時(shí)；(3)晶化結(jié)束后，冷卻到室溫，再將反應(yīng)后溶液中加入酸功能化的離子液體和模板劑， 在40-60°C下攪拌20-24小時(shí)，得到均相凝膠混合物，其中酸功能化離子液體的加入量為固體質(zhì)量的3. 5-5倍，模板劑為非離子表面活性劑P123或離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，加入量為SiO2加入量摩爾比的O. 01-0. 02倍；(4)將此凝膠混合物轉(zhuǎn)入高壓釜，密封，在100-120°C下晶化24-48小時(shí)；(5)晶化結(jié)束后，冷卻到室溫，加去尚子水稀釋和洗漆，抽濾，60°C干燥12-24小時(shí), 550-600°C下焙燒6-8小時(shí)，即制得高穩(wěn)介孔分子篩產(chǎn)品。(6)收集洗滌液，減壓蒸餾除水，酸功能化離子液體可回收使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種以酸功能化性離子液體為介質(zhì)，非離子表面活性劑或離子型表面活性劑為模板劑制備高水熱穩(wěn)定性的介孔分子篩的方法，其特征在于所采用的酸功能化離子液體為以咪唑?yàn)槟阁w，使它依次與環(huán)烷磺酸內(nèi)酯(4-6元環(huán))、硫酸進(jìn)行反應(yīng)，制得酸功能化的離子液體，結(jié)構(gòu)通式如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以酸功能化性離子液體為介質(zhì)，非離子表面活性劑或離子型表面活性劑為模板劑制備高水熱穩(wěn)定性的介孔分子篩的方法，將偏鋁酸鈉，二氧化硅水溶膠(30％)，硅酸鈉和酸功能化離子液體，依次加入到反應(yīng)釜中，室溫下在反應(yīng)釜中混合均勻，然后轉(zhuǎn)入高壓釜中，在120-140℃下晶化4-6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，再將反應(yīng)后溶液中加入酸功能化的離子液體和模板劑，在40-60℃下攪拌20-24小時(shí)，得到均相凝膠混合物。將此凝膠混合物轉(zhuǎn)入高壓釜，在100-120℃下晶化24-48小時(shí)，冷卻，加去離子水稀釋和洗滌，抽濾，干燥焙燒，即制得介孔分子篩產(chǎn)品。該工藝所制得的介孔分子篩具有良好的水熱穩(wěn)定性，同時(shí)離子液體可回收使用。本發(fā)明的合成方法具有簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，在材料學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C01B39/04GK102936018SQ20121039781
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月7日
發(fā)明者于世濤, 李露, 劉仕偉, 解從霞, 劉福勝, 陳彥 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)