[发明专利]一种核壳型金属杂化silicate-1/SAPO-5复合分子筛陶瓷膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种核壳型金属杂化silicate‑1/SAPO‑5复合分子筛陶瓷膜及其制备方法。一种核壳型金属杂化silicate‑1/SAPO‑5复合分子筛陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：(1)silicate‑1分子筛合成液的制备；(2)SAPO‑5分子筛合成液的制备；(3)核壳型金属杂化silicate‑1/SAPO‑5分子筛复合晶种的制备；(4)核壳型金属杂化silicate‑1/SAPO‑5复合分子筛陶瓷膜的制备。本发明提出的制备方法工艺简单、用时较短、成本较低及成膜率较高。

技术领域

本发明属于无机多孔材料、膜分离及膜催化技术领域，具体涉及一种核壳型金属杂化silicate-1/SAPO-5复合分子筛陶瓷膜及其制备方法。

背景技术

复合分子筛采用特殊的合成技术将具有不同孔道结构和酸性的分子筛组合到一起，缩短不同类型分子筛间的距离，同时多级孔道结构可有效提高反应物和产物的扩散速率，可表现出单一分子筛所不具备的协同催化性能。复合分子筛的多重叠加结构可避免单一孔结构的缺陷，多级孔道体系能提供尺寸不同的孔道，可有效解决反应过程中的传质问题，在大分子催化、催化剂载体及重油裂解等方面具有广泛的应用前景。

silicate-1分子筛是一种具有独特的高硅三维交叉直通道的分子筛，孔径为0.55nm左右，属于中孔分子筛。SAPO-5分子筛具有单一的直孔道结构，其孔道直径为0.73nm，可通过Si或活性金属在分子筛中的存在量来调控其酸量和酸强度。1999年，美国ABB公司采用包埋法成功制备出核壳型ZSM-5/AlPO-5复合分子筛(US5888921，1999)。SAPO-5分子筛相较于MeAPO-5、SAPO-11及SAPO-34，酸催化活性相对较弱，不易造成积碳失活和孔道堵塞。

传统的水热合成法制备分子筛膜由于其加热方式的制约，使得制备复合分子筛膜的过程具有时间长、能耗高和成膜率低等劣势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳型金属杂化silicate-1/SAPO-5复合分子筛陶瓷膜及其制备方法，该制备方法工艺简单、用时较短、成本较低及成膜率较高；通过本发明的制备方法合成出高性能的核壳型金属杂化silicate-1/SAPO-5复合分子筛陶瓷膜，从而将核壳型复合分子筛膜的结构特性和活性金属催化剂的优势结合为一体，在利用陶瓷膜进行物理过滤的同时，通过对复合分子筛膜的孔道结构、孔道性质、活性金属担载形式及位置的调整，提高复合分子筛膜的催化性能和抗失活性能。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种核壳型金属杂化silicate-1/SAPO-5复合分子筛陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)silicate-1分子筛合成液的制备：以硅源、有机模板剂、过渡金属盐和水为原料，反应体系的原料摩尔组成以氧化物计为：SiO₂：aTemplate：bH₂O：cX，a＝0.001～0.03，b＝40～1000，c＝0.015～0.1，Template为有机模板剂，X为过渡金属盐，所述的X中的过渡金属选自Fe、Co或Ni；

按照上述用量，将硅源滴入到水中，并搅拌至完全水解，在搅拌状态下，将过渡金属盐和有机模板剂顺次逐步滴加到硅源水解后的溶液中，并持续搅拌至均匀得到反应液，将得到的反应液的pH值调节到11～12，即制得silicate-1分子筛合成液；

(2)SAPO-5分子筛合成液的制备：以铝源、磷源、硅源、有机模板剂、过渡金属盐和水为原料，反应体系的原料摩尔组成以氧化物计为：1Al₂O₃：eP₂O₅：fSiO₂：gTemplate：kH₂O：mX，e＝0.8～1.3，f＝0.05～0.5，g＝0.75～3，k＝45～1000，m＝0.075～0.3，Template为有机模板剂，X为过渡金属盐，所述的X中的过渡金属选自Fe、Co或Ni；