低硅Beta分子筛的合成研究

杜 君，王 艳，孟双明，晋 春，杨国臣

（山西大同大学化学与化工学院，山西大同 037009）

低硅Beta分子筛的合成研究

杜 君，王 艳，孟双明，晋 春，杨国臣

（山西大同大学化学与化工学院，山西大同 037009）

分两步法合成了低硅Beta分子筛，并以丙烯酸与异戊醇酯化反应作探针反应考察了低硅Beta分子筛的酸性能。结果表明：所合成的Beta分子筛具有独特的结构和酸性特征，反应温度140℃，反应时间2.5h的条件下，丙烯酸的转化率可达76％。

沸石；合成；酯化

Beta分子筛因具有良好的热和水热稳定性，适度的酸性和酸稳定性及疏水性，且是惟一具有交叉十二元环通道体系的大孔分子筛引起人们的兴趣，并且其催化应用表现出烃类反应不易结焦和使用寿命长的特点，在烃类加氢裂解、加氢异构化、烷烃芳构化、烷基化以及烷基转移反应等方面表现出优异的催化性能，是十分重要的催化材料［1-5］。

我们拟在前人工作的基础上，分两步法合成低硅Beta分子筛。并选择脂化反应作探针，进一步研究该低硅Beta分子筛的酸性能。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂：丙烯酸，异戊醇，偏铝酸钠，硅酸钠，硅溶胶，四乙基氢氧化铵，氨水，硫酸，氯化铵，均为分析纯。

仪器：日本RigakuD/max-2500型全自动转靶X射线衍射（XRD）仪，日本日立JSM-35C型扫描电子显微镜（SEM）。

1.2 催化剂的制备方法

以偏铝酸钠、硅酸钠作为铝源和硅源，运用导向剂法在90℃水热晶化10～24h合成八面沸石前驱体，在此基础上通过加入模板剂、硅溶胶和硫酸等以改变体系凝胶组成在140℃再次晶化144～180h，合成低硅Beta分子筛。用氯化铵在80℃交换三次后550℃下焙烧2h制得HBeta催化剂。

1.3 丙烯酸异戊酯的合成

在装有搅拌器、温度计、分水器和球型回流泠凝器的250mL三口圆底烧瓶内进行。三口烧瓶置于可调温电热套上，在三口烧瓶中加入一定配比的丙烯酸、异戊醇、环己烷和刚焙烧活化2h的HBeta催化剂，加热回流进行反应，反应完成后冷却，滤除催化剂，蒸馏收集相应酯馏分，即得红棕色透明且有特殊香味的胶状态酯产品。产物沸点160℃，折光率1.435，红外光谱1 740cm-1，1 500cm-1，1 375cm-1和1 385cm-1，表明有丙烯酸异戊酯吸收峰，且谱图中无醚基和醛基等吸收峰。

2 结果与讨论

2.1 低硅Beta分子筛的结构表征

低硅Beta分子筛通过XRD、SEM进行结构表征。图1为通过XRD表征低硅Beta分子筛的图；图2为通过SEM表征低硅Beta分子筛的图。

图1 Beta分子筛的XRD谱图

图2 Beta分子筛的SEM图

由图1可以看出在2θ为7.8，21.5，22.5，26.8和29.6°处可明显地观察到归属于Beta沸石的强特征衍射峰。由图2可明显观察到圆形的Beta晶粒，无晶粒聚集现象，晶界明显，结晶度较高。

2.2 丙烯酸异戊酯的合成条件

合成丙烯酸异戊酯较适宜的条件为：醇/酸摩儿比为1.2∶1，催化剂用量为1.2g/mol丙烯酸，环己烷用量为5.0mL/mol丙烯酸，反应温度为140℃，反应时间约为2.5h，且丙烯酸的转化率可达76％。

2.3 催化性能

通过两步法合成的Beta分子筛有效改善Beta分子筛的孔结构，使酸性中心分布更加合理，形成良好的酸催化活性中心。可能是由于合成过程选用水热晶化方法，合成过程伴随有八面沸石的溶解，缓慢释放出骨架铝结构单元，在四乙基氢氧化铵模板剂的导向作用下，逐渐形成Beta分子筛的骨架结构，该过程会产生大量骨架空穴，进一步影响了骨架阳离子位的环境，从而改变了自身的酸中心，使其表现出与普通Beta沸石不同的酸催化性质。但该Beta分子筛的水热稳定性还有待进一步提高。

［1］Hari P R，Matsukata M.Dry-gel Conversion Technique for Synthesis of Zeolite Βeta［J］.Chem Xoc Chem Commun，1996：1441-1442.

［2］王延吉，赵新强，苑保国.离子交换型β分子筛在酯化反应中的应用［J］.催化学报，1997，18（4）：331-335.

［3］Kumar R，Thangaraj A.Synthesis of iron-silicate analogs of zeolite Βeta［J］.Zeolites，1990，10：85-93.

［4］CamΒlor M A，Perez-Pariente J.Synthesis and characterization of gallosilicates and galoaluminosilicates isomorphous to zeolite Βeta［J］.Zeolites，1992，12：280-286.

［5］Chien S，Hoje H，Mons S.Hydrothermal synthesis and characterization of the vanadium-containing zeolite Βeta［J］.Zeolites，1997，18：182-190.

〔编辑 杨德兵〕

The Synthesis of Beta Zeolite

DU Jun，WANG Yan，MENG Shuang-ming，JIN Chun，YANG Guo-chen
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Shanxi Datong University，Datong Shanxi，037009）

Beta zeolite was synthesized by a two-step hydrothermal method.as a model reaction，The esterification reaction of acrylic acid and isoamyl alcohol investigate the acid property of Beta zeolite.The results show that Beta zeolite has complex pore channel structure and acid site.reaction temperature 140℃，reaction time 2.5 h，The conversion rate of Acrylic acid is 76％.

zeolite；synthesis；esterification

G420

A

1674-0874（2011）01-0040-02

2010-09-20

山西省自然科学基金资助项目［2010011018］；山西省高校科技资助项目［20091027］［200811040］；山西大同大学青年基金资助项目［2009Q15］

杜君（1977-），男，山西应县人，硕士，讲师，研究方向：物理化学。