一种转晶合成CHA分子筛的方法

    专利2026-09-22  21


    本发明涉及分子筛合成,尤其涉及一种转晶合成cha分子筛的方法。


    背景技术:

    1、cha(chabazite)分子筛是一种具有菱沸石结构和三维交叉孔道结构的分子筛,尺寸约为包含一个cha笼结构,尺寸约为cha分子筛的骨架结构还包含特定的次级结构单元,称为双六元环(d6rs)。其中,最为常见的cha分子筛有ssz-13、sapo-34等。cha分子筛具有良好的热稳定性、较好的酸稳定性和独特的孔道结构,近年来研究发现,这种类型的分子筛在甲醇制烯烃(mto)、选择性催化还原(scr)等反应中具有很高的催化活性。但cha分子筛的合成需要价格高昂的有机结构导向剂,即有机模板剂,这大大限制了它的发展与应用。

    2、当前,尽管已经探索出了多种cha分子筛的合成方法,工业上合成仍然以水热合成法为主,但有机模板剂有毒且价格高昂,并且有机模板剂的大量使用也容易对环境造成污染。中国专利cn111747426a公布了一种纯硅和高硅cha分子筛的廉价合成方法,但是依旧依赖有机模板剂的使用,包括n,n,n-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵、n,n,n-三甲基-1-金刚烷基氯化铵等,其拥有毒性和皮肤腐蚀性等危险性质。在该合成方法的最后,需要通过产生污染的高温焙烧工序以脱除模板剂,但同时高温焙烧使有机模板剂无法再回收利用。中国专利cn104039704a公开了一种用于制备cha型结构的沸石材料的无有机模板合成法,但其合成需要含有cha骨架结构籽晶的混合物原料,其中可能包括用于合成其籽晶cha骨架结构的有机模板剂,包括四烷基铵化合物、二烷基胺、杂环胺等。由于其有机模板剂被捕集在籽晶骨架中,从而可能不存在其发明中定义的结构导向作用,但证明其发明专利依旧依赖有机模板剂。因此,开发一种经济绿色的cha分子筛合成方法具有现实意义。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种转晶合成cha分子筛的方法,克服现有技术中存在的缺陷。

    2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

    3、本发明提供了一种转晶合成cha分子筛的方法,包含下列步骤:

    4、将碱性溶液与fau分子筛混合后晶化、干燥,即得cha分子筛。

    5、作为优选,所述碱性溶液包含氢氧化钾和水;

    6、所述氢氧化钾和水的摩尔比为0.8~1:30~150。

    7、作为优选,所述fau分子筛为usy型分子筛、hy型分子筛、nay型分子筛和ky型分子筛中的一种或几种。

    8、作为优选,所述fau分子筛和氢氧化钾的质量摩尔比为60~95g:0.8~1mol。

    9、作为优选,所述晶化的温度为100~150℃;

    10、所述晶化的时间为2~7d。

    11、作为优选,所述干燥的温度为70~95℃;

    12、所述干燥的时间为10~12h。

    13、本发明具有以下有益效果:

    14、(1)现有技术中,有机模板剂的使用导致了高昂的成本、额外的制备工序与环境污染,严重限制了cha分子筛的应用。而本发明选用氢氧化钾为原料,利用k+对目标分子筛的无模板合成起到的关键导向作用,可以脱离对有机模板剂的依赖。

    15、(2)本发明将碱性溶液与fau分子筛混合晶化,即可得cha分子筛,工艺简易方便、安全无污染、重复性好;反应条件温和、合成时间短、合成效率高;原料及设备易于获得,无毒无害,成本低廉;产物收率高且结晶度好。

    16、(3)本发明提供的一种转晶合成cha分子筛的方法,采用y型fau分子筛作为硅铝源,因其已经可大规模工业化生产的特点,作为硅铝源价格低、效果好,更有利于cha分子筛的大规模生产,减少对环境的污染,降低成本;所制备的cha分子筛纯度高、结晶度好、价格具有优势、能满足市场需要。同时本发明也可回收工业废弃分子筛,从而解决分子筛在工业上大规模生产和应用的限制,完成经济绿色、环境友好的工业化生产。



    技术特征:

    1.一种转晶合成cha分子筛的方法,其特征在于,包含下列步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种转晶合成cha分子筛的方法,其特征在于,所述碱性溶液包含氢氧化钾和水;

    3.根据权利要求1所述的一种转晶合成cha分子筛的方法,其特征在于,所述fau分子筛为usy型分子筛、hy型分子筛、nay型分子筛和ky型分子筛中的一种或几种。

    4.根据权利要求2所述的一种转晶合成cha分子筛的方法,其特征在于,所述fau分子筛和氢氧化钾的质量摩尔比为60~95g:0.8~1mol。

    5.根据权利要求1所述的一种转晶合成cha分子筛的方法,其特征在于,所述晶化的温度为100~150℃;

    6.根据权利要求1所述的一种转晶合成cha分子筛的方法,其特征在于,所述干燥的温度为70~95℃;


    技术总结
    本发明属于分子筛合成技术领域,提供了一种转晶合成CHA分子筛的方法,包含下列步骤:将碱性溶液与FAU分子筛混合后晶化、干燥,即得CHA分子筛。本发明提供的一种转晶合成CHA分子筛的方法,选用氢氧化钾为原料,利用K<supgt;+</supgt;对目标分子筛的无模板合成起到的关键导向作用,可以脱离对有机模板剂的依赖;采用Y型FAU分子筛作为硅铝源,因其已经可大规模工业化生产的特点,作为硅铝源价格低、效果好,更有利于CHA分子筛的大规模生产,减少对环境的污染,降低成本;所制备的CHA分子筛纯度高、结晶度好、价格具有优势、能满足市场需要。

    技术研发人员:尚炜翔,回子雨,包金小,任喆,温强强,李红霞
    受保护的技术使用者:内蒙古科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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