[发明专利]一种K-SAPO-34沸石分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种K‑SAPO‑34沸石分子筛及其制备方法和应用，属于分子筛技术领域。本发明提供的K‑SAPO‑34沸石分子筛的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化钾、硅源、铝源、磷酸、SAPO‑34晶种和水混合，得到初始反应凝胶，所述凝胶中不含有有机结构导向剂；将所述初始反应凝胶进行水热晶化，得到K‑SAPO‑34沸石分子筛。本发明无需加有机结构导向剂，添加的SAPO‑34晶种能够提供额外的成核位点，有利于水热晶化，在较低的温度(150～200℃)和时间(1～5天)即可得到K‑SAPO‑34沸石分子筛；反应条件安全、工艺简单、能够大规模化生产。而且，制备的产品对CO₂的选择性吸附性高。

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，具体涉及一种K-SAPO-34沸石分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

分子筛是一类具有规则而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。其中，SAPO-34分子筛，具有CHA型拓扑结构，属于典型的八元环小孔分子筛。由于其具有良好的热及水热稳定性，可调的酸度和适宜的孔道尺寸而被广泛应用于甲醇制烯烃(MTO)、氮氧化物的去除(DNOx)及气体吸附分离等领域。

SAPO-34的合成一般需要添加四乙基氢氧化铵(TEAOH)、吗啉(MOR)、哌啶、二丙胺、三乙胺(TEA)和二乙胺(DEA)等有机结构导向剂(OSDAs)，不仅增加了生产成本，同时也会带来环境污染。

文献Organic template-free synthesis of SAPO-34molecular sievemembranes for CO2–CH4 separation(RSC Adv.，2015，5，38330-38333)中报道了在无有机结构导向剂的条件下，以无机阳离子K⁺为结构导向剂在微波加热180℃的条件下经2h合成SAPO-34分子筛膜，但是此方法需要在微波加热条件下合成，存在一定的安全隐患，而且微波合成不能放大生产。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种K-SAPO-34沸石分子筛及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法，无需添加有机结构导向剂、反应条件安全，适宜工业化生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种K-SAPO-34沸石分子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将氢氧化钾、硅源、铝源、磷酸、SAPO-34晶种和水混合，得到初始反应凝胶，所述凝胶中不含有有机结构导向剂；

将所述初始反应凝胶进行水热晶化，得到K-SAPO-34沸石分子筛；

所述水热晶化的温度为150～200℃，时间为1～5天。

优选的，所述SAPO-34晶种中Si/(Si+Al+P)摩尔比＝0.21～0.36，SAPO-34晶种的尺寸为0.5～5μm。

优选的，所述氢氧化钾、硅源、铝源、磷酸分别折算为K₂O、SiO₂、Al₂O₃和P₂O₅的量计算用量，所述氢氧化钾、硅源、铝源、磷酸和水的摩尔比为(0.5～4):(0.25～5):(0.5～2):(0.5～1):(40～240)。

优选的，所述SAPO-34晶种和硅源质量比为(0.01～0.1)：1。

优选的，所述硅源包括硅酸钠、硅溶胶或白炭黑。

优选的，所述铝源包括氢氧化铝、偏铝酸钠、异丙醇铝或拟薄水铝石。

优选的，所述水热晶化后还包括以下步骤：

将所述水热晶化得到的产物进行固液分离，得到固体；