一种用廉价市售的有机胺制备特殊形貌多级孔ZSM-5分子筛的方法技术

一种用廉价市售的有机胺模板剂制备特殊形貌多级孔ZSM

【技术实现步骤摘要】
一种用廉价市售的有机胺制备特殊形貌多级孔ZSM
‑
5分子筛的方法


[0001]本专利技术属于多级孔分子筛制备
；涉及一种多级孔分子筛材料的制备方法，特别是一种以廉价有机胺为模板剂制备特殊形貌90
°
交叉共生多级结构ZSM
‑
5分子筛的制备方法。

技术介绍

[0002]分子筛材料具有可控的骨架酸性、丰富的骨架结构、良好的热稳定性和化学稳定性，是一类理想的催化剂(载体)材料。其规则的孔道结构和独特的纳米限域空间可以对客体材料进行有效封装，有利于抑制小尺寸客体的迁移和团聚，从而提高复合催化剂中催化活性相的分散度与稳定性。但是由于分子筛孔道尺寸小，活性位点单一，限制了其在工业领域尤其是大分子催化领域的应用。多级结构分子筛材料具有两种或两种以上微
‑
介
‑
大孔孔道结构，可以有效提升载体的比表面积，有效的解决了大分子的扩散问题。同时暴露更多的酸性位点和催化活性位点，提升反应转化率及反应物和产物的传质扩散速率，降低积碳生成速率，提高催化寿命，扩大了分子筛的应用范围以及提高其催化效率。但是，目前报道的多级孔(特别是具有特殊规则形貌的多级孔结构)分子筛材料通常是通过设计合成具有特殊结构的有机模板剂作为模板，导向具有特殊形貌的介观结构单元，进而实现其有序组装，以构筑新型特殊形貌多级孔分子筛材料。其所合成的有机模板剂合成过程复杂，合成成本高。此外，利用该种方法所合成的多级孔分子筛往往热稳定性不佳，从而限制了其工业应用。因此，开发简便、廉价的具有特殊规则形貌的多级孔分子筛材料的新型合成方法对多级孔分子筛材料的工业应用具有重要的理论和实际意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是为了解决现有特殊形貌多级孔分子筛材料合成过程中的合成方法复杂、结构稳定性不佳问题，而提供一种由新型廉价有机胺模板剂制备特殊形貌多级孔ZSM
‑
5分子筛的方法。
[0004]本专利技术制备特殊形貌多级孔ZSM
‑
5分子筛的方法按下列步骤实现：
[0005]步骤一、将硅源、酸和去离子水混合，在一定温度、搅拌条件下水解，直至硅源完全水解；
[0006]步骤二、将铝源、有机模板剂、碱和去离子水混合，在室温下搅拌，至形成均一溶液；
[0007]步骤三、将步骤一和步骤二所得的溶液混合，搅拌至均一凝胶；
[0008]步骤四、然后水热晶化，冷却至室温后，固液分离，将得到的固体用蒸馏水进行洗涤，干燥后焙烧，从而得到具有90
°
交叉共生多级结构的多级孔ZSM
‑
5分子筛。
[0009]步骤一所述的硅源为式(Ⅰ)所示的硅酸酯、硅溶胶或白炭黑，
[0010][0011]式(Ⅰ)中，R1、R2、R3和R4各自为C1‑
C4的烷基。
[0012]进一步地限定，步骤一所述的酸为盐酸。
[0013]进一步地限定，步骤一的水解条件为在50℃～100℃下回流搅拌3～6小时。
[0014]进一步地限定，步骤一中按硅源、酸和去离子水的摩尔比为1:(0.035～0.050):(7～10)的比例将硅源、酸和去离子水混合。
[0015]进一步地限定，步骤二的铝源为氧化铝或铝酸钠。
[0016]进一步地限定，步骤二的有机模板剂为乌洛托品或六亚甲基亚胺。
[0017]进一步地限定，步骤二的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0018]进一步地限定，步骤二中按铝源、有机模板剂、碱和去离子水的摩尔比为1∶(3～6):(1～2)∶(80～100)的比例将铝源、有机模板剂、碱和去离子水混合。
[0019]进一步限定，步骤二室温(即15℃～25℃)下搅拌1小时～3小时
[0020]进一步地限定，步骤三按硅源和铝源的摩尔比为1∶0.087比例将步骤一和步骤二所得的溶液混合。
[0021]进一步地限定，步骤三在室温(即15℃～25℃)下，搅拌时间在10～40小时。
[0022]进一步地限定，步骤四中在130℃～170℃下水热晶化2天～5天。
[0023]进一步地限定，步骤四中采用抽滤或离心进行固液分离。
[0024]进一步地限定，步骤四中在60℃～100℃下干燥2小时～12小时
[0025]进一步地限定，步骤四中在550℃～600℃下焙烧4小时～8小时。
[0026]本专利技术是利用一种廉价的有机胺模板剂来制备特殊形貌多级孔ZSM
‑
5分子筛，所得到的多级孔ZSM
‑
5分子筛是由数十纳米厚度的纳米片组装而成的，具有特殊形貌90
°
交叉共生多级结构，其纳米片的厚度约为50
‑
80nm，且具有优异的热稳定性，可以稳定到500
‑
600℃，并且该分子筛的多级孔结构更加有利于材料在催化应用过程中反应物的传质过程，避免积碳生成，延长催化材料使用寿命。本专利技术合成方法降低了特殊形貌多级孔分子筛的合成成本，简化了合成过程，同时提升了特殊形貌多级孔分子筛材料的稳定性，因此具有一定的应用意义，并且为今后特殊形貌多级孔分子筛材料的工业应用奠定了基础。
[0027]本专利技术使用的有机模板剂为廉价市售产品，成本远低于目前文献合成特殊形貌多级孔分子筛所用的人工合成模板剂，因此成本相对低廉。并且此方法可应用于该特殊形貌多级孔分子筛材料的大量合成。
[0028]本专利技术可以通过对物料投料比例、水解温度和时间、晶化温度和时间等变量进行调控来实现对多级孔分子筛材料的可控合成。
[0029]本专利技术方法制备的特殊形貌多级孔分子筛材料可有效控制所合成材料中纳米片的厚度，且提升多级结构材料的热稳定性，起到优化反应物传质过程、避免积碳生成等目的，对今后特殊形貌多级孔分子筛的设计与工业应用具有重要的指导意义。
附图说明
[0030]图1是实施例1得到的特殊形貌90
°
交叉共生多级结构分子筛的扫描电子显微镜
图；
[0031]图2是实施例1得到的特殊形貌90
°
交叉共生多级结构分子筛的X射线粉末衍射图谱；
[0032]图3是不使用实施例1所用有机胺所合成的ZSM
‑
5分子筛的扫描电子显微镜图；
[0033]图4是将实施例1步骤一中硅源的水解温度控制在20℃合成的ZSM
‑
5分子筛的扫描电子显微镜图；
[0034]图5是将实施例1步骤一中硅源的水解温度控制在20℃合成的ZSM
‑
5分子筛的X射线粉末衍射图谱；
[0035]图6是改变实施例1中投料的硅铝比为80所合成的ZSM
‑
5分子筛的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
[0036]实施例1：本实施例制备特殊形貌多级孔ZSM
‑
5分子筛的方法按下列步骤实现：
[0037]步骤一，将25g正硅酸乙酯和1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用廉价市售的有机胺模板剂制备特殊形貌多级孔ZSM
‑
5分子筛的方法，其特征在于所述的方法是案下述步骤进行的：步骤一、将硅源、酸和去离子水混合，在一定温度、搅拌条件下水解，直至硅源完全水解；步骤二、将铝源、有机模板剂、碱和去离子水混合，在室温下搅拌，至形成均一溶液；步骤三、将步骤一和步骤二所得的溶液混合，搅拌至均一凝胶；步骤四、然后水热晶化，冷却至室温后，固液分离，将得到的固体用蒸馏水进行洗涤，干燥后焙烧，从而得到具有90
°
交叉共生多级结构的多级孔ZSM
‑
5分子筛。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一所述的硅源为式(Ⅰ)所示的硅酸酯、硅溶胶或白炭黑，式(Ⅰ)中，R1、R2、R3和R4各自为C1‑
C4的烷基。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一所述的酸为盐酸。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一的水解条件为在50℃～100℃下回流搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健聪，付宏刚，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：