ssz-13分子筛的结构、合成、水热稳定性以及应用(二)
近年来,SSZ-13分子筛的合成方法不断发展,其性能也从最初的比较单一逐步优化到多种性能组合,应用范围逐渐扩大,但要实现其工业化合成与应用,仍存在以下主要问题:
(2)满足实际应用需要的新型SSZ-13沸石有待进一步开发。预计SSZ-13沸石将在柴油车尾气净化、甲醇制烯烃等领域得到推广,但仍存在着大粒径、孔道结构不合理、表面易积炭、且其在高于600℃时普遍存在热稳定性低等问题,影响其实际催化活性和使用寿命。
水热合成方法是分子筛合成中最成熟、最传统、最广泛的一种方法,它把物料按比例加入定量的水中混合均匀,然后将初始凝胶加入到反应釜中,在高温高压环境下进行结晶,最终得到高质量的分子筛。
2.固相研磨方法。
该方法包括两个步骤,一是通过机械研磨将固体原料充分混合,二是将所得到的混合物转移到反应釜中进行高温结晶。
2.3干胶转化方法
干胶转化法是指在高温环境下,溶液蒸气和固相原料之间相互接触,以促进分子筛结晶成型的一种合成方法。
传统方法合成的SSZ-13沸石属于微孔分子筛,由于孔径太小,限制了大尺寸反应物与产物在分子筛表面的扩散,从而限制了某些应用。但SSZ-13沸石中引入介孔、大孔可以有效地改善它们的孔道结构,显著提高其催化性能。
3.2优化颗粒尺寸。
相对于传统的分子筛合成,通过分段晶化合成或加入表面活性剂,可以减小分子筛的晶粒尺寸,缩短孔长,从而促进反应物和生成物在分子筛内外表面、孔中的扩散,从而提高分子筛的抗积炭能力和催化活性。
SSZ-13沸石的合成成本与效率调节
4.1合成成本下降。
4.1.1 单模板剂
4.1.2 双模板剂
使用由BTMA+和TMADaOH组成的混合模板剂合成SSZ-13分子筛,可以大大降低TMADaOH的用量。
4.1.3 配合物模板剂
以一种廉价的铜胺配合物(Cu-TEPA)为模板剂,利用原位一步法合成了Cu-SSZ-13。
4.2 提高合成效率
合成结晶度较高的SSZ-13分子筛需要较长的成核时间和水热反应时间,这无形中增加了合成SSZ-13分子筛的成本。一般而言,采取优化合成条件(比例和工艺)和加入晶种两种手段,可以在一定程度上缩短反应时间。
4.2.1 优化合成条件
通过调节反应物配比和物料,在155oC的反应温度下,王玉峰等[34]将沸石的反应时间缩短为3d,添加促进剂后可进一步缩短至2d。
4.2.2 加入晶种
本发明既可为分子筛晶化提供成核位点,又可作为生长界面,可指导结构组装,减少杂相生成,加速结晶。