一种以正丁胺为模板剂合成Silicalite-1分子筛的方法

本发明涉及分子筛，尤其涉及一种以正丁胺为模板剂合成silicalite-1分子筛的方法。

背景技术：

1、分子筛是一类具有规则、均匀孔道结构的无机微孔材料，在吸附、催化及离子交换等领域有着广泛的应用。mfi型沸石分子筛的次级结构单元是通过八个五元环共用边连接构成的，这些结构单元通过共面连接成链，这样的链又通过彼此之间共用氧原子，连接构成最终的三维mfi结构。mfi型沸石分子筛拥有两套孔道结构，一套是直行的十元环孔道，此孔道平行于b轴，孔道尺寸为0.54×0.56nm；另一套为平行于ac面的十元环之字形结构，夹角在150°左右，孔道尺寸为0.51×0.55nm，特殊的十元环孔道结构为mfi型沸石分子筛提供了优异的择形催化选择性。

2、silicalite-1分子筛是mfi结构分子筛的一种类型，其骨架中不含有铝元素，全硅的骨架结构使得该沸石拥有了良好的热稳定性和疏水性。不仅如此，特殊的十元环孔道结构、憎水和亲油的特性，使得此沸石被用于较低浓度的有机物的浓缩，也可通过渗透汽化有效的将有机物从水中分离出来，并对低浓度vocs有着较强的吸附能力。此外，这种沸石不含酸性位点，这也使得其经常被用来选择性分离气体化合物。这种分子筛因其较小的体积，从而有着很大的比表面积以及略短的扩散路径，这些都有利于气体的吸附和扩散。更为重要的是这类分子筛的孔径为0.5～0.6nm，与烷烃分子的动力学直径(0.45～0.6nm)和芳烃中苯、对二甲苯分子的动力学直径(0.45～0.6nm)相似。因此，不仅可以应用于c6以下的烃类的氧化反应，而且对芳烃的烷基化、异构化和歧化等反应也具有择形催化性能。silicalite-1分子筛广泛用于石油冶炼和精细化工领域，因此研究该分子筛的合成具有十分重要的现实意义。

3、但是，目前合成silicalite-1分子筛的过程中需要使用大量价格昂贵的有机模板剂和原料，使得合成过程复杂，合成成本昂贵，这些都大大限制了其在工业中的应用。例如，中国专利cn102774851a公开了一种纳米silicalite-1型全硅分子筛的制备方法，该方法使用四丙基氢氧化铵为模板剂，但该模板剂价格昂贵，限制了其工业应用。中国专利cn101648712a公开了采用溴化四丙基铵为模板剂制备高性能silicalite-1分子筛膜的方法，这种方法使用溴化四丙基铵(tpabr)为模板剂，与四丙基氢氧化铵相比价格便宜，但生产成本仍然较高。中国专利cn105271265a公开了一种以价格更加便宜的小分子胺为模板剂合成silicalite-1分子筛的方法，但该方法合成时间长且需要用到特殊硅源。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以正丁胺为模板剂，晶种辅助制备silicalite-1分子筛的方法。本发明的合成方法原料廉价、有机模板剂使用量低，克服了现有合成方法需使用昂贵模板剂和原料的缺点。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种以正丁胺为模板剂合成silicalite-1分子筛的方法，包括以下步骤：

4、将正丁胺、水、硅源、silicalite-1分子筛晶种和氢氧化钠混合，得到初始凝胶混合物；所述硅源包括白炭黑、硅溶胶、硅胶粉和正硅酸四乙酯中的一种或几种，所述硅源折算为sio2进行计算，所述硅源、正丁胺、氢氧化钠和水的摩尔比为1:(0.1～0.5):(0.02～0.2):(10～40)，所述silicalite-1分子筛晶种的质量为所述硅源折算为sio2质量的5～15％；

5、将所述初始凝胶混合物进行水热晶化，得到silicalite-1分子筛。

6、优选地，所述硅源、正丁胺、氢氧化钠和水的摩尔比为1:(0.1～0.2):(0.05～0.1):(10～15)。

7、优选地，所述silicalite-1分子筛晶种的质量为所述硅源折算为sio2质量的10％。

8、优选地，所述混合在密闭、室温条件下进行。

9、优选地，所述混合为搅拌混合。

10、优选地，所述水热晶化的温度为100～160℃，时间为18～72h。

11、优选地，所述水热晶化的温度为120～160℃，时间为36～48h。

12、优选地，所述水热晶化后，还包括将所得晶化液冷却至室温后，依次进行固液分离、固体水洗和干燥。

13、优选地，所述silicalite-1分子筛的尺寸为1～10微米。

14、本发明提供了一种以正丁胺为模板剂合成silicalite-1分子筛的方法，包括以下步骤：将正丁胺、水、硅源、silicalite-1分子筛晶种和氢氧化钠混合，得到初始凝胶混合物；所述硅源包括白炭黑、硅溶胶、硅胶粉和正硅酸四乙酯中的一种或几种，所述硅源折算为sio2进行计算，所述硅源、正丁胺、氢氧化钠和水的摩尔比为1:(0.1～0.5):(0.02～0.2):(10～40)，所述silicalite-1分子筛晶种的质量为所述硅源折算为sio2质量的5～15％；将所述初始凝胶混合物进行水热晶化，得到silicalite-1分子筛。本发明以正丁胺为模板剂，同时通过晶种辅助的方法合成silicalite-1分子筛，此方法可大大减少有机模板剂正丁胺的使用量和合成时间。与现有技术相比，本发明提供的合成方法具有合成原料廉价、有机模板剂使用量低，产品结晶度高、合成时间短、产率高(产率95％左右)的特点，克服了现有合成方法需使用昂贵模板剂和大量使用模板剂的缺点。

技术特征：

1.一种以正丁胺为模板剂合成silicalite-1分子筛的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅源、正丁胺、氢氧化钠和水的摩尔比为1:(0.1～0.2):(0.05～0.1):(10～15)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述silicalite-1分子筛晶种的质量为所述硅源折算为sio2质量的10％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合在密闭、室温条件下进行。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述混合为搅拌混合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水热晶化的温度为100～160℃，时间为18～72h。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水热晶化的温度为120～160℃，时间为36～48h。

8.根据权利要求1、6或7所述的方法，其特征在于，所述水热晶化后，还包括将所得晶化液冷却至室温后，依次进行固液分离、固体水洗和干燥。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述silicalite-1分子筛的尺寸为1～10微米。

技术总结本发明提供了一种以正丁胺为模板剂合成Silicalite‑1分子筛的方法，涉及分子筛技术领域。本发明将正丁胺、水、硅源、Silicalite‑1分子筛晶种和氢氧化钠混合，得到初始凝胶混合物；所述硅源包括白炭黑、硅溶胶、硅胶粉和正硅酸四乙酯中的一种或几种；将所述初始凝胶混合物进行水热晶化，得到Silicalite‑1分子筛。本发明以正丁胺为模板剂，同时通过晶种辅助的方法合成Silicalite‑1分子筛，此方法可大大减少有机模板剂正丁胺的使用量和合成时间。与现有技术相比，本发明提供的合成方法具有原料廉价、有机模板剂使用量低，产品结晶度高、合成时间短、产率高的特点，克服了现有合成方法需使用昂贵模板剂和大量使用模板剂的缺点。技术研发人员：闫文付,李强,于吉红受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29