使用四乙基氫氧化銨作為有機(jī)模板劑和常規(guī)硅鋁源直接合成SSZ-13沸石分子篩

欒慧敏, 陳 偉, 吳勤明, 徐 好, 韓世超,孟祥舉, 鄭安民, 肖豐收

(1. 浙江大學(xué)化學(xué)系, 浙江省應(yīng)用化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 杭州 310028;2. 中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所, 波譜與原子分子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢磁共振中心, 武漢 430071)

硅鋁沸石作為一種典型的沸石分子篩, 被廣泛用作催化劑、吸附劑和離子交換劑. 其中, 小孔八元環(huán)硅鋁沸石因其優(yōu)異的催化性能而受到研究者的廣泛關(guān)注[1～6]. 由于SSZ-13沸石在氨選擇性催化還原(NH3-SCR)反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能[7～16], 其在2011年就被工業(yè)化量產(chǎn).

傳統(tǒng)的SSZ-13沸石是由N,N,N-三甲基-1-金剛烷-氫氧化銨(TMAdaOH)作為有機(jī)模板劑通過水熱合成獲得的, 但TMAdaOH價(jià)格昂貴, 增加了生產(chǎn)成本, 一定程度上限制了SSZ-13沸石的廣泛應(yīng)用[17～19]. 為了降低SSZ-13沸石的合成成本, 研究者相繼報(bào)道了一些低成本的有機(jī)模板劑, 如芐基三甲基銨鹽[20]、銅胺絡(luò)合物(Cu-TEPA)[21]、膽堿[22]和四乙基氫氧化銨(TEAOH)[23]. 其中, TEAOH因其比TMAdaOH成本低、易于生產(chǎn)的特點(diǎn), 已在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用于合成Beta, ZSM-5, SAPO-34和MOR等沸石[24～27], 因此使用該模板劑更具有實(shí)際應(yīng)用意義. 研究[23]表明, 使用TEAOH作為有機(jī)模板劑, 通常需要以高硅Y沸石作為起始原料, 經(jīng)沸石間的轉(zhuǎn)晶得到SSZ-13沸石分子篩. 然而, 制備高硅Y沸石通常需要復(fù)雜的后處理, 這就又增加了生產(chǎn)成本且對環(huán)境不友好. 至今, 尚未見使用常規(guī)硅鋁源作為原料, 以TEAOH作為有機(jī)模板劑直接合成SSZ-13沸石的研究報(bào)道.

Scheme 1 Diagrammatic representation for synthesizing aluminosilicate SSZ-13 zeolite

如Scheme 1所示, 已有研究[18,19]表明, 使用TMAdaOH作為有機(jī)模板劑時(shí), 可以通過直接合成和沸石轉(zhuǎn)晶2種方法合成SSZ-13沸石. 以此類推, 目前……