一种ZSM-5微球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种ZSM‑5微粒及其制备方法，所述ZSM‑5微粒为多孔纳米片定向组装的分级结构的球形微粒，所述多孔纳米片宽度约为100～300nm。其制备方法步骤为1)将氢氧化钠、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵混合，室温搅拌至氢氧化钠溶解，得到混合溶液；2)向步骤1)所得混合溶液中加入硅溶胶，并在室温下进行搅拌至得到均一的分散液，然后加入异丙醇铝，搅拌充分后倒入水热反应釜中进行水热反应得到ZSM‑5微粒。本发明专利技术采用水热反应制备出由多孔纳米片定向组装的分级结构的ZSM‑5微粒，为拓展ZSM‑5的应用范围提供了新思路。

【技术实现步骤摘要】
一种ZSM-5微球及其制备方法
本专利技术属于无机化学合成
，具体涉及一种由纳米片定向组装的分级结构的ZSM-5微粒及其制备方法。
技术介绍
Mobil公司在1972年首次合成的(US3,702,886)ZSM-5分子筛具有特殊的孔道结构和催化性能，热稳定性和水热稳定性较好，因此国内外石油化工界对此十分关注和重视，截至目前，ZSM-5分子筛已被用于多种工业化过程，在其中发挥着十分重要的作用，主要包括催化裂化、芳构化、烷基化、歧化等。在石油化工领域中，ZSM-5主要是催化材料、吸附分离材料、离子交换材料，并发挥重要作用。近几年，在ZSM-5合成的原料和合成工艺方面进行深入的研究和探讨，改变合成条件实现ZSM-5形貌的不同，主要方法有水热合成方法、未微波法、干凝胶法、干粉体系发等，其中水热合成法是最经典的方法，利用水作溶剂不仅经济而且对离子型和极性化合物溶解能力强。从模板剂角度讲，有模板剂和无模板剂两种方法都可以合成ZSM-分子筛，其中模板剂的方法，利用模板剂的结构特殊性，聚集集成各种形状的胶束，使得硅铝四面体围绕排布形成特定骨架相对应的组建单元。本专利技术在原有经典的水热合成方法基础上，加以创新，考虑到不同模板剂结构的不同，成功将两种模板剂有机结合到一起，以水作为溶剂，两种模板剂溶于水中，聚集成各种形状的胶束，硅氧四面体围绕单个有机模板剂分子及胶束排布形成特定的几何拓扑结构,为与之相应的骨架结构提供初始的组建单元，结晶析出，形成一定结构和形状的ZSM-微粒,形成具有多孔纳米片状堆积球状ZSM-5分子筛。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种由纳米片定向组装的分级结构的ZSM-5微粒及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种ZSM-5微粒，所述ZSM-5微粒为多孔纳米片定向组装的分级结构的球形微粒，所述多孔纳米片宽度约为100～300nm。按上述方案，所述ZSM-5微粒尺寸为2～5μm。本专利技术还提供上述ZSM-5微粒的制备方法，其步骤如下：1)将氢氧化钠与四乙基氢氧化铵以及四丙基氢氧化铵混合，室温搅拌至氢氧化钠溶解，得到混合溶液；2)向步骤1)所得混合溶液中加入硅溶胶，并在室温下进行搅拌至得到均一的分散液，然后加入异丙醇铝，搅拌充分后倒入水热反应釜中进行水热反应，再经抽滤、烘干、煅烧后得到ZSM-5微粒。按上述方案，步骤1)所述氢氧化钠、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵与步骤2)所述硅溶胶、异丙醇铝中元素Na、N、N、Si、Al的摩尔比为1:2～2.5:1～1.5:11～15:0.7～0.8。按上述方案，步骤2)所述硅溶胶中二氧化硅含量为30wt％。按上述方案，步骤2)所述水热反应温度为180～200℃，水热反应时间为1～6天。按上述方案，步骤2)所述煅烧工艺条件为：在350～600℃下保温2～8小时。本专利技术的有益效果在于：与传统的ZSM-分子筛相比，本专利技术提供的ZSM-5微粒不仅具有微孔结构还具有介孔结构，拓展形成分级结构，其结构的特殊性为它择形催化的应用提供了更多的可能性。另外，其制备方法简单，成本低，只需要室温混合后经过水热反应抽滤后即产品，适合规模化生产。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的ZSM-5微粒的SEM图；图2为实施例1所制备的ZSM-5微粒的XRD图；图3为实施例1所制备的ZSM-5微粒的TEM图；图4为实施例1所制备的ZSM-5微粒的吸附脱附曲线；图5为实施例1所制备的ZSM-5微粒的孔径分布图；图6为实施例2所制备的ZSM-5微粒的SEM图；图7为实施例2所制备的ZSM-5微粒的XRD图；图8为实施例3所制备的ZSM-5微粒的SEM图；图9为实施例3所制备的ZSM-5微粒的XRD图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术实施例所用硅溶胶中二氧化硅含量为30wt％。实施例1一种ZSM-5微粒的制备方法，步骤如下：1)将0.1g氢氧化钠、9.45g四乙基氢氧化铵和8.16g四丙基氢氧化铵加入烧杯中，室温搅拌至氢氧化钠溶解，得到混合溶液；2)向步骤1)所得混合溶液中加入17.85g硅溶胶，并在室温下进行搅拌至得到均一的分散液，然后加入0.366g异丙醇铝，搅拌充分至没有明显异丙醇铝白色小颗粒，然后倒入水热反应釜中，在180℃下水热反应4天，反应结束后将反应液从水热反应釜取出进行抽滤、烘干，再经煅烧(550℃下保温4小时)得到ZSM-5微粒。如图1和图2所示为本实施例所制备的ZSM-5微粒的SEM图及XRD图，由SEM图可见，所得微粒粒径为2～5μm，其微观结构为宽度为100～300nm的纳米片定向组装的分级结构的球形微粒(经图3的TEM图，图5的BET孔径分布图可以看出纳米片结构)，XRD图充分证明了所得物质为ZSM-5，基本无杂相峰，说明得到的ZSM-5比较纯净并且形貌稳定。图3为本实施例制备的ZSM-5微粒的TEM图，可以看出，该ZSM-5微粒由长为600nm、宽为100nm左右的片状纳米片堆积得到的，纳米片之间紧密接触和堆积。从图4和图5测试得到的氮气吸附脱附曲线和孔径分布图可知本实施例所得ZSM-5微粒比表面积达到312m2/g，ZSM-5微粒的纳米片结构中微孔、介孔共存，且介孔孔径有3.8nm左右。实施例2一种ZSM-5微粒的制备方法，步骤如下：1)将0.1g氢氧化钠、9.45g四乙基氢氧化铵和8.16g四丙基氢氧化铵加入烧杯中，室温搅拌至氢氧化钠溶解，得到混合溶液；2)向步骤1)所得混合溶液中加入17.85g硅溶胶，并在室温下进行搅拌至得到均一的分散液，然后加入0.366g异丙醇铝，搅拌充分至没有明显异丙醇铝白色小颗粒，然后倒入水热反应釜中，在180℃下水热反应1天，反应结束后将反应液从水热反应釜取出进行抽滤、烘干，再经煅烧(550℃下保温4小时)，得到ZSM-5微粒。图6和图7为本实施例制备的ZSM-5微粒的SEM图及XRD图，由图可见，保持温度不变，缩短水热反应时间可得到完整的微粒，粒径为2～5μm，其微观结构为宽度为100～300nm的纳米片定向组装的分级结构的球形微粒，其XRD图充分证明了所得物质为ZSM-5，基本无杂相峰，说明得到的ZSM-5比较纯净并且形貌稳定。实施例3一种ZSM-5微粒的制备方法，步骤如下：1)将0.1g氢氧化钠、9.45g四乙基氢氧化铵和8.16g四丙基氢氧化铵加入烧杯中，室温搅拌至氢氧化钠溶解，得到混合溶液；2)向步骤1)所得混合溶液中加入17.85g硅溶胶，并在室温下进行搅拌至得到均一的分散液，然后加入0.366g异丙醇铝，搅拌充分至没有明显异丙醇铝白色小颗粒，然后倒入水热反应釜中，在200℃下水热反应3天，反应结束后将反应液从水热反应釜取出进行抽滤、烘干，再经煅烧(550℃下保温4小时)，得到ZSM-5微粒。图8和图9为本实施例制备的ZSM-5微粒的SEM图及XRD图，由图可见，改变反应时间及反应温度可得到完整的微粒，粒径为2～5μm，其微观结构为宽度为100～300nm的纳米片定向组装的分级结构的球形微粒，其XRD图充分证明了所得物质为ZSM-5，基本无杂相峰，说明得到的ZSM-5比较纯净并且形貌稳定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ZSM‑5微粒，其特征在于：所述ZSM‑5微粒为多孔纳米片定向组装的分级结构的球形微粒，所述多孔纳米片宽度约为100～300nm。

【技术特征摘要】
1.一种ZSM-5微粒，其特征在于：所述ZSM-5微粒为多孔纳米片定向组装的分级结构的球形微粒，所述多孔纳米片宽度约为100～300nm。2.根据权利要求1所述的ZSM-5微粒，其特征在于：所述ZSM-5微粒尺寸为2～5μm。3.一种权利要求1或2所述的ZSM-5微粒的制备方法，其特征在于步骤如下：1)将氢氧化钠与四乙基氢氧化铵以及四丙基氢氧化铵混合，室温搅拌至氢氧化钠溶解，得到混合溶液；2)向步骤1)所得混合溶液中加入硅溶胶，并在室温下进行搅拌至得到均一的分散液，然后加入异丙醇铝，搅拌充分后倒入水热反应釜中进行水热反应，再经抽滤、烘干、煅烧后...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳晓宇，庞淇瑞，吴思明，别亚琦，苏宝连，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42