[发明专利]一种Beta分子筛及其合成方法和应用

说明书

本发明涉及一种Beta分子筛及其合成方法。本发明Beta分子筛的晶粒形貌为杨梅状，晶粒表面有介孔，介孔孔口尺寸平均为20‑30nm，相邻的介孔孔边距平均为20‑40nm。该分子筛合成过程包括：1)将水、尿素、表面活性剂、环烷烃、醇和硅源接触，得到混合物A；2)混合物A经处理得到二氧化硅小球；3)将二氧化硅小球、四乙基氢氧化铵溶液和铝源接触，得到混合物B；4)混合物B通过处理得到杨梅状Beta分子筛。本发明合成的Beta分子筛含有丰富介孔，有利于提高反应分子在晶体之间的扩散效率。

技术领域

本发明属于催化化学与化学工程的技术领域，尤其是涉及一种Beta分子筛及其合成方法和应用。

背景技术

Mobil公司在1967年首次合成了Beta分子筛，Beta分子筛是一种高硅分子筛，它的诞生标志着第二代分子筛—高硅分子筛研究时代的开始。Beta分子筛是一种具有三维十二元环交叉孔道体系结构的高硅沸石。其晶体骨架是由四方晶系A和单斜晶系B、C沿[001]方向连接形成的。其中，沿着[100]和[010]方向为互相垂直通道，孔径约为0.66×0.77nm。沿着[001]方向为贯穿[100]、[010]方向直通道的弯曲孔道，孔径约为0.56×0.65nm。Beta分子筛因具有独特的三维孔道结构，适宜的酸性以及良好的水热稳定性，在石油化工和精细化工领域均有非常广泛的应用。

关于Beta分子筛的合成报道比较多，如专利CN110860307A，CN105271287A等，但是常规方法直接合成的Beta分子筛一般为微孔结构，不利于反应分子在分子筛晶体内部以及晶体之间的扩散传输。如果合成分子筛的分子筛具有介孔，那么反应分子在分子筛晶体内部或者分子筛晶体之间的扩散速率必然加快，有利于提高反应过程的转化率。专利CN108217675A公开了一种中空单晶Beta分子筛的制备方法。该方法由硅源、铝源、无机碱、微孔模板剂、有机添加剂内酰胺R充分混合所形成的凝胶经一步水热晶化直接制得中空单晶Beta分子筛，所合成的产物由一次纳米颗粒有序堆垛连结而成，该方法制备的Beta分子筛晶体内部具有空腔，在一定程度上加快了分子扩散速率，但是晶体表面无介孔，不利于反应分子在晶体之间的扩散，并且由于晶内空腔的存在，必然会影响催化剂的机械强度和堆密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中合成的Beta分子筛为微孔结构或者分子筛表面无介孔的问题。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种为解决技术问题之一的Beta分子筛的合成方法。

为解决上述技术问题之一，本发明提供一种Beta分子筛，晶粒形貌为杨梅状，晶粒表面有介孔，介孔孔口尺寸平均为20-30nm。

所述Beta分子筛晶粒表面介孔孔口为圆形或类似圆形，相邻的介孔孔边距平均为20-40nm。

所述Beta分子筛比表面积为600-850m²·g^-1，介孔孔容为0.86-0.95cm³·g^-1。

所述Beta分子筛SiO₂/Al₂O₃＝8.8-50(以质量比计)，晶粒尺寸平均为400-900nm。

为解决上述技术问题之二，本发明另一方面提供了一种Beta分子筛合成方法，包括如下步骤：

1)将水、尿素、表面活性剂、环烷烃、醇和硅源接触，得到混合物A；

2)混合物A经处理制得二氧化硅小球；

3)将二氧化硅小球、四乙基氢氧化铵溶液和铝源接触,得到混合物B；

4)混合物B通过处理得到杨梅状Beta分子筛。

进一步，上述步骤2)优选地还包括制得二氧化硅小球后焙烧二氧化硅小球的步骤，以除去有机物。