[发明专利]一种具有手性STW结构B取代硅酸盐分子筛的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于分子筛领域，具体涉及一种具有手性STW结构B取代硅酸盐分子筛的合成方法。

背景技术

分子筛材料属于多孔材料中的微孔材料部分，其孔径大小在0.3～2.0纳米之间，分子筛材料具有丰富的孔结构、规则的孔道分布、高的稳定性，可被广泛应用于多种领域，如在催化、吸附、分离、离子交换等方面有着重要的应用。催化是化学工业的核心，催化反应的灵魂是催化剂，分子筛材料作为最重要的催化剂之一，其重要性可想而知。

硅酸盐分子筛中的Si原子被三价的B原子同形替代后，骨架带有负电荷，催化性能也发生相应变化。硼硅酸盐分子筛具有强酸性，可以促进一些反应进行，例如线性烯烃的双键异构化、二甲苯异构化、乙苯转换、甲基叔丁基醚的裂化和环己酮肟的贝克曼重排。

STW结构分子筛是一种具有螺旋形孔道的手性微孔材料。在化学和制药行业，材料的孔隙度和手性是两个重要性能。手性微孔材料可以用于对应选择性吸附、分离和催化中。基于这些特殊的应用，合成具有高热稳定性的STW结构的分子筛一直被关注。

目前有两种方法成功合成了STW结构的分子筛。根据文献①Tang,L.；Shi,L.；Bonneau,C.；Sun,J.；Yue,H.；Ojuva,A.；Lee,B.L.；Kritikos,M.；Bell,R.G.；Bacsik,Z.；Mink,J.；Zou,X.Nat.Mater.2008,7,381②Alex,R；Oriol,A；Bart,K；Miguel,A,C.J.Am.Chem.Soc.2013.135.11975所示，文献①的合成方法是使用市售有机胺二异丙胺作为结构导向剂合成了硅锗酸盐分子筛SU-32；文献②的合成方法是使用自制的非手性氢氧化2-乙基-1,3,4-三甲基咪唑溶液作为结构导向剂合成了纯硅的分子筛HPM-1。这两种方法均是在水(溶剂)热条件下进行的。

在HPM-1的合成中，合成有机结构导向剂的原料摩尔配比为2E4MI(2-乙基-4-甲基咪唑)/CH₃I＝1:4，原料利用率较低，且有机模板剂合成所需时间较长。相对较高温度下合成了硅酸盐分子筛。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有手性STW结构B取代硅酸盐分子筛的合成方法，本方法提高了原料利用率，且成功地缩短了有机模板剂合成所需时间，成功地引入了B原子，在相对较低温度下合成了硼硅酸盐分子筛。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有手性STW结构B取代硅酸盐分子筛的合成方法，使用氢氧化2-乙基-1,3,4-三甲基咪唑(2E134TMIOH)溶液作为有机结构导向剂在水热条件下合成，具体步骤如下：

(1)硼酸(H₃BO₃)和2E134TMIOH溶液混合搅拌10～20(优选15)分钟，加入正硅酸四乙脂(TEOS)继续搅拌，挥发掉部分水和TEOS水解产生的乙醇，当H₂O/SiO₂摩尔比＝4时加入氢氟酸(HF)继续搅拌10～20(优选15)分钟，得到分子筛的前体混合物。前体混合物摩尔比：H₃BO₃：TEOS：2E134TMIOH：H₂O：HF＝10～20：1：0.5：4～5.7：0.5(优选：10：1：0.5：4：0.5)；

(2)将步骤(1)中的前体混合物装入高压不锈钢反应釜中，150℃～200℃(优选170℃，)晶化2.5～3.5(优选3)天，将反应釜冷却至室温得产物；

(3)将步骤(2)得到的产物洗涤，干燥，即得具有手性STW结构B取代硅酸盐分子筛。

上述2E134TMIOH溶液的合成方法：将各原料按照以下摩尔配比2E4MI(2-乙基-4-甲基咪唑)：CH₃I：K₂CO₃：CHCl₃＝1:2.4:0.50～0.54：16(优选1:2.4:0.53：16，)；室温搅拌2.5～3.5(优选3)天；将产物抽滤，用氯仿清洗固体；旋蒸除去氯仿，得到产物2E134TMII(2E134TMI是阳离子2-乙基-1,3,4-三甲基咪唑，I是阴离子碘离子)。将2E134TMII溶于水，用OH型阴离子交换树脂过夜交换，旋蒸除水，最终达到1-1.5mol/1000g(1000g溶液中含有1-1.5mol2E134TMIOH)的要求。

上述制备的分子筛在化学和制药行业中的应用。

本发明的有益效果：