专利名称：一种合成uzm-5沸石的方法
技术领域：
本发明一种合成UZM-5沸石的方法属无机化学和催化化学的技术领域，具体涉及 一种以氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺和四甲基氢氧化铵为有机复合模板剂的水热合成 UZM-5沸石的方法。
背景技术：
UZM-5沸石是UOP公司于本世纪初开发成功的一种具有UFI拓扑结构的新型沸石 (US P6，613，3(^)。UZM-5沸石在a，b轴方向拥有二维相互交叉的八元环孔道，而沿C轴方 向拥有a半笼的十六元环杯形开口。UZM-5沸石外表面具有的十六元环杯形开口，适用于较 大有机反应物分子的酸催化反应，在苯与烯烃的烷基化反应以及二甲苯的异构化等反应中 具有重要的应用价值，又因具有二维相互交叉的八元环孔道而对小分子反应(如乙醇脱水 制乙烯等)有很好的催化活性和选择性。US P6, 613，302中描述的UZM-5沸石的合成方法是先将硅源、铝源、第一种模板剂 TEAOH(四乙基氢氧化铵)和水混合均勻，高速搅拌后倒入晶化釜，于95°C下老化12 100 小时，取出晶化釜冷却，再向老化液中加入第二种模板剂TMACl (四甲基氯化铵)，搅拌混合 均勻，于100 175°C下自压晶化12小时 14天。冷却后，过滤、洗涤、干燥，得到UZM-5沸 石样品。由于该方法采用的是两步合成法，合成步骤复杂，不利于大规模工业生产。为了解决上述方法中存在的问题，CN101，514，003A中公开了一种新的UZM-5沸石 合成方法，该方法首先将硅源、铝源、模板剂R1、碱金属或碱土金属阳离子M、模板剂R2和水 组成混合物，混合物摩尔比组成为=SiO2Al2O3 = 1 200、H20/Si02 = 10 500、OHVSiO2 =0. 1 2、M/Si02 = 0 1、R1/Si02 = 0. 1 2、R1/Si02 = 0. 01 0. 25。然后将混合物 直接在90 200°C—步晶化10 150小时得结晶产物，结晶产经物洗涤干燥，得到UZM-5 沸石样品。其中的模板剂Rl选自三乙胺或三乙胺与四乙基铵阳离子的混合物，模板剂R2 选自三甲胺、四甲基铵阳离子或三甲胺与四甲基铵阳离子的混合物，其中，在晶化之前向混 合物中加入UZM-5沸石晶种。但该方法不仅体系复杂，而且必须加入UZM-5沸石晶种。
发明内容
本发明一种合成UZM-5沸石的方法的目的在于提供一种以氢氧化N，N- 二甲基六 亚甲基亚胺和四甲基氢氧化铵为有机复合模板剂，不需要老化步骤，一步合成UZM-5沸石 的技术方案。本发明一种合成UZM-5沸石的方法，其特征在于是一种以氢氧化N，N- 二甲基六亚 甲基亚胺和四甲基氢氧化铵为有机复合模板剂，不需要老化步骤，一步合成UZM-5沸石的 方法，该方法是将硅源、铝源、有机复合模板剂和水混合均勻制成合成胶体，然后于100 170°C下水热晶化1 12天，冷却后，过滤、洗涤、干燥，得到UZM-5沸石样品，所述的有机 复合模板剂是由氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺(Rl)和四甲基氢氧化铵(似)构成，所 述合成胶体的摩尔配比为Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O= (0. 01 0. 2) 1 (0. 1 1. 0) (0. 05 0. 5) (10 100)。上述一种合成UZM-5沸石的方法，其特征在于所述合成胶体的摩尔配比为 Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O = (0. 02 0. 08) 1 (0.3 0.8) (0.1 0.3) (15 50)。上述一种合成UZM-5沸石的方法，其特征在于所述水热晶化温度是140 160°C， 水热晶化时间是4 9天。上述一种合成UZM-5沸石的方法，其特征在于所述铝源是异丙醇铝或仲丁醇铝， 硅源是硅溶胶或白炭黑。一种合成UZM-5沸石的方法其优点在于采用由氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚 胺(Rl)和四甲基氢氧化铵(似)形成的有机复合模板剂，将硅源、铝源、有机复合模板剂和 水按照 Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O= (0. 01 0. 2) 1 (0. 1 1. 0) (0. 05 0. 5) (10 100)的摩尔配比制成合成胶体，然后于100 170°C下水热晶化1 12天， 冷却后，过滤、洗涤、干燥，一步合成UZM-5沸石，不需要老化步骤，工艺简单、操作简便。
图1是根据实施方式1所合成出的UZM-5沸石样品的X射线衍射(XRD)2是根据实施方式2所合成出的UZM-5沸石样品的X射线衍射(XRD)图
具体实施例方式下面通过实施方式对本发明做进一步说明，但并不限制本发明的应用。实施方式11)、氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺的制备向配有搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的500毫升三口烧瓶中，加入 65. 4g(l. 25摩尔)88%甲酸。开动搅拌，冷却下，滴加49. 5g(0. 5摩尔)六亚甲基亚胺 (hexamethyleneimine)，然后加入60. 8g(0. 75摩尔)37%甲醛溶液，加热混合物，当温度上 升到35-40°C时，反应液中迅速地逸出二氧化碳。放出二氧化碳气泡的过程平息后，加热回 流12小时，冷却后，加入50. 7g(0. 5摩尔)浓盐酸。减压蒸除过量的甲酸、甲醛和水。残余 物用水溶解，加入过量的25%氢氧化钠溶液，使溶液呈碱性，蒸出胺产物和水。馏出液用氢 氧化钾饱和，分出上层有机相，用固体氢氧化钾干燥过夜，然后蒸馏，收集133-134 馏分， 得到47. 5g(0.42摩尔)N-甲基六亚甲基亚胺。经NMR光谱、顶光谱及元素分析确认了其 化学结构。再将47. 5g (0. 42摩尔)N-甲基六亚甲基亚胺溶解在乙酸乙酯中，加入过量碘甲烷 (88. Sg, 0. 63摩尔)，室温下搅拌过夜，过滤出固体，乙醚洗涤，真空干燥，得到101. 6g (0. 4 摩尔)碘化N，N-二甲基六亚甲基亚胺。经NMR光谱、顶光谱及元素分析确认了其化学结 构最后在IOOOg去离子水中溶解101.6g(0. 4摩尔)碘化N，N-二甲基六亚甲基亚 胺，加入过量的氧化银(A&0) 139. Ig(0. 6摩尔)，在室温下将该混合物搅拌过夜。搅拌后， 过滤混合物，得到氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺水溶液，然后在50°C旋转蒸发3小时， 通过0. Imol · L—1盐酸滴定测定该溶液的浓度，最终溶液中氢氧化N，N- 二甲基六亚甲基亚
4胺浓度为24. 5wt%。2)、UZM_5沸石的合成将66g氢氧化N，N- 二甲基六亚甲基亚胺溶液5wt % )与7. 54g四 甲基氢氧化铵溶液(40wt% )混合，再加入14. 36g去离子水，0. 72g异丙醇铝，搅拌至 溶解，然后搅拌下，加入12. 5g硅溶胶溶液(SW2 40wt%)，加完后继续搅拌60分钟使 之混合均勻，反应混合物的组成(按摩尔比计)为Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O = 0.021 1 0.5 0.2 30 (Rl指氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺，R2指四甲基氢氧化 铵，以下同)。然后将上述反应混合物密封于带聚四氟乙烯内衬的IOOml不锈钢高压反应釜 中，在150°C下晶化8天后取出，反应釜迅速降到室温，过滤出固体产物，并用离子水洗涤至 中性，100°C干燥过夜，即得产品，经X射线衍射(XRD)检验为UZM-5沸石的晶相结构，样品 的X射线衍射(XRD)图见附图1。荧光分析法测定上述产物的SiO2Al2O3为7. 8。实施方式2氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺的制备同实施方式127. 13g氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺溶液5wt%)与7. 54g四甲基氢氧化 铵溶液(40wt%)混合，再加入27. 5g去离子水，1.02g异丙醇铝，搅拌至溶解，然后搅拌下， 缓慢加入5.01g白炭黑(SW2 99. 9wt%)，加完后继续搅拌60分钟使之混合均勻，反应混合 物的组成(按摩尔比计)为 Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O = 0. 03 1 0. 55 0. 2 35。 然后将上述反应混合物密封于带聚四氟乙烯内衬的IOOml不锈钢高压反应釜中，在150°C 下晶化6天后取出，反应釜迅速降到室温，过滤出固体产物，并用离子水洗涤至中性，IOO0C 干燥过夜，即得产品，经X射线衍射(XRD)检验为UZM-5沸石的晶相结构，样品的X射线衍 射(XRD)图见附图2。荧光分析法测定上述产物的SiO2Al2O3为6. 9。实施方式3氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺的制备同实施方式166g氢氧化N，N- 二甲基六亚甲基亚胺溶液5wt % )与9. 43g四甲 基氢氧化铵溶液(40wt% )混合，再加入13. 22g去离子水，1.36g异丙醇铝，搅拌至溶 解，然后搅拌下，缓慢加入5. Olg白炭黑(SW2 99. 9wt%)，加完后继续搅拌60分钟使 之混合均勻，反应混合物的组成(按摩尔比计)为Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O = 0.04 1 0.5 0.25 25。然后将上述反应混合物密封于带聚四氟乙烯内衬的IOOml 不锈钢高压反应釜中，在150°C下晶化5天后取出，反应釜迅速降到室温，过滤出固体产物， 并用离子水洗涤至中性，100°C干燥过夜，即得产品，经X射线衍射(XRD)检验为UZM-5沸石 的晶相结构，样品的X射线衍射(XRD)图与实施方式2类似，因此不再列出。。荧光分析法 测定上述产物的SiO2Al2O3为6. 3。实施方式4氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺的制备同实施方式123. 67g氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺溶液( . 5wt % )与10. 56g四甲 基氢氧化铵溶液(40wt% )混合，再加入20. 79g去离子水，1.85g仲丁醇铝，搅拌至溶 解，，然后搅拌下，缓慢加入5.01g白炭黑(SW2 99.9wt% )，加完后继续搅拌60分钟 使之混合均勻，反应混合物的组成(按摩尔比计)为Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O = 0.045 1 0. 48 0. 28 30。然后将上述反应混合物密封于带聚四氟乙烯内衬的IOOml不锈钢高压反应釜中，在150°C下晶化7天后取出，反应釜迅速降到室温，过滤出固体产物， 并用离子水洗涤至中性，100°C干燥过夜，即得产品，经X射线衍射(XRD)检验为UZM-5沸石 的晶相结构，样品的X射线衍射(XRD)图与实施方式2类似，因此不再列出。。荧光分析法 测定上述产物的SiO2Al2O3为5. 9。
权利要求
1.一种合成UZM-5沸石的方法，其特征在于是一种以氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺 和四甲基氢氧化铵为有机复合模板剂，不需要老化步骤，一步合成UZM-5沸石的方法，该方 法是将硅源、铝源、有机复合模板剂和水混合均勻制成合成胶体，然后于100 170°C下水 热晶化1 12天，冷却后，过滤、洗涤、干燥，得到UZM-5沸石样品，所述的有机复合模板剂 是由氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺(Rl)和四甲基氢氧化铵(似)构成，所述合成胶体的 摩尔配比为 Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O = (0. 01 0. 2) 1 (0. 1 1. 0) (0. 05 0. 5) (10 100)。
2.按照权利要求1所述一种合成UZM-5沸石的方法，其特征在于所述合成胶体的摩尔 配比为 Al2O3 SiO2 Rl R2 H2O= (0. 02 0. 08) 1 (0. 3 0. 8) (0. 1 0.3) (15 50)。
3.按照权利要求1所述一种合成UZM-5沸石的方法，其特征在于所述水热晶化温度是 140 160°C，水热晶化时间是4 9天。
4.按照权利要求1所述一种合成UZM-5沸石的方法，其特征在于所述铝源是异丙醇铝 或仲丁醇铝，硅源是硅溶胶或白炭黑。
全文摘要
一种合成UZM-5沸石的方法，属无机化学和催化化学的技术领域，其特征在于该方法采用由氢氧化N，N-二甲基六亚甲基亚胺(R1)和四甲基氢氧化铵(R2)形成的有机复合模板剂，将硅源、铝源、有机复合模板剂和水按照Al2O3∶SiO2∶R1∶R2∶H2O＝(0.01～0.2)∶1∶(0.1～1.0)∶(0.05～0.5)∶(10～100)的摩尔配比制成合成胶体，然后于100～170℃下水热晶化1～12天，冷却后，过滤、洗涤、干燥，得到UZM-5沸石样品。本发明的优点是一步合成UZM-5沸石，不需要老化步骤，工艺简单、操作简便。
文档编号C01B39/04GK102040232SQ20111002006
公开日2011年5月4日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者晋春, 赵强, 郭永, 马琦 申请人:山西大同大学