一种中空ZSM-5沸石分子筛的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中空ZSM

【技术实现步骤摘要】
一种中空ZSM
‑
5沸石分子筛的制备方法


[0001]本专利技术属于沸石分子筛材料领域，具体涉及一种由Silicalite
‑
1沸石分子筛为硅源来制备中空ZSM
‑
5沸石分子筛的方法。

技术介绍

[0002]沸石分子筛是一种具有规整孔道结构的无机材料，由于其具有高的比表面积、优异的热稳定性和化学稳定性，在吸附分离和择形催化等领域中被广泛应用。其中，ZSM
‑
5沸石分子筛是一种典型的十元环中孔沸石分子筛，其包含Z字形孔道和直孔道两种孔道体系，孔道大小分别为0.51nm
×
0.55nm和0.53nm
×
0.56nm。由于ZSM
‑
5的孔道尺寸与苯、甲苯等轻芳烃的分子大小比较接近，所以被广泛研究用于轻芳烃合成的择形催化，如甲烷无氧芳构化反应。到目前为止，Mo/ZSM
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5分子筛仍然是甲烷无氧芳构化反应中最好的催化剂之一。
[0003]另一方面，由于ZSM
‑
5沸石分子筛的微孔结构使得客体分子在孔道内具有较大的扩散阻力，芳烃等反应产物无法及时扩散出孔道，导致反应极容易向产生积炭的方向进行。随着反应的进行，积炭会逐渐覆盖ZSM
‑
5沸石分子筛内的活性位点，甚至堵塞微孔孔道，最终导致催化剂的失活。上述问题限制了ZSM
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5沸石分子筛在化工催化领域中的高效应用。与常规的ZSM
‑
5沸石分子筛相比，中空ZSMr/>‑
5沸石分子筛能极大地缩短客体分子的传质距离，从而增强其传质和扩散能力，有效提高ZSM
‑
5沸石分子筛催化剂的抗积炭能力。因此构建中空ZSM
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5沸石分子筛是解决上述问题的有效途径之一。
[0004]传统方法合成中空ZSM
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5沸石分子筛主要是将ZSM
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5分子筛在碱性条件下进行水热处理，从而使沸石分子筛晶粒发生部分溶解而形成中空结构，但这一方法得到的中空ZSM
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5分子筛的结构极易遭到破坏，其结晶度相对较低。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种中空ZSM
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5沸石分子筛的制备方法。本方法工艺简单、成本低廉，得到的中空ZSM
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5沸石分子筛的壁厚和硅铝比连续可调，极大的减小了客体分子在其中的传质阻力。上述中空ZSM
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5沸石分子筛可有效提升客体分子在其孔道内的扩散速率，在制备具有高抗积炭能力催化剂方面具有显著优势。此外，在无碱金属离子的体系下制备的中空ZSM
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5无需进行离子交换，通过焙烧后可直接得到H型的沸石分子筛。上述中空ZSM
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5沸石分子筛在化工催化、吸附等领域具有广泛的应用前景。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
[0007]一种中空ZSM
‑
5沸石分子筛的制备方法，包含以下步骤：
[0008](1)将铝源、水、四丙基氢氧化铵(TPAOH)溶液混合并充分搅拌使其完全溶解得到溶液A；
[0009](2)将硅源与所述溶液A混合并超声分散均匀后得到合成液B；所述硅源为Silicalite
‑
1沸石分子筛；
[0010](3)将合成液B进行晶化后得到中空ZSM
‑
5沸石分子筛。
[0011]优选的，所述的铝源为偏铝酸钠、硝酸铝、异丙醇铝、硫酸铝、氯化铝和拟薄水铝石中的一种或其任意组合。
[0012]优选的，步骤(2)中，以Silicalite
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1为硅源进行计量的合成液B的摩尔配比为SiO2:Al2O3:TPAOH:H2O＝1:(0～0.2):(0.01～3):(10～500)。
[0013]优选的，步骤(2)中，以Silicalite
‑
1为硅源进行计量的合成液B的摩尔配比为SiO2:Al2O3:TPAOH:H2O＝1:(0～0.1):(0.05～3):(50～350)。
[0014]优选的，步骤(2)中，以Silicalite
‑
1为硅源进行计量的合成液B的摩尔配比为SiO2:Al2O3:TPAOH:H2O＝1:(0.001～0.1):(0.1～2):150～350。
[0015]优选的，步骤(3)中，所述的合成液B的晶化温度为100～200℃。
[0016]优选的，步骤(3)中，所述的合成液B的晶化温度为140～200℃。
[0017]优选的，步骤(3)中，所述的合成液B的晶化时间为5～100h。
[0018]优选的，步骤(3)中，所述的合成液B的晶化时间为12～48h。
[0019]优选的，步骤(3)中，所述的合成液B的晶化时间为24～48h。
[0020]优选的，步骤(3)中所述晶化方式为动态晶化或静态晶化。
[0021]优选的，步骤(3)中所述晶化方式为动态晶化。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0023]本专利技术所制备的中空ZSM
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5沸石分子筛制备工艺简单、生产成本低廉、结晶度高、废水排放少，易于规模化生产。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1中合成的Silicalite
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1沸石分子筛和中空ZSM
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5分子筛的XRD图。
[0025]图2为本专利技术实施例1中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的SEM图。
[0026]图3为本专利技术实施例1中合成的Silicalite
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1沸石分子筛的SEM图。
[0027]图4为本专利技术实施例1中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0028]图5为本专利技术实施例2中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0029]图6为本专利技术实施例3中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0030]图7为本专利技术实施例4中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0031]图8为本专利技术实施例5中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0032]图9为本专利技术实施例6中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0033]图10为本专利技术实施例7中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0034]图11为本专利技术实施例9中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0035]图12为本专利技术实施例10中合成的中空ZSM
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5沸石分子筛的TEM图。
[0036]图13为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空ZSM
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5沸石分子筛的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)将铝源、水、四丙基氢氧化铵溶液混合并充分搅拌使其完全溶解得到溶液A；(2)将硅源与所述溶液A混合并超声分散均匀后得到合成液B；所述硅源为Silicalite
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1沸石分子筛；(3)将合成液B进行晶化后得到中空ZSM
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5沸石分子筛。2.根据权利要求1所述的一种中空ZSM
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5沸石分子筛的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的铝源为偏铝酸钠、硝酸铝、异丙醇铝、硫酸铝、氯化铝和拟薄水铝石中的一种或其任意组合。3.根据权利要求1所述的一种中空ZSM
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5沸石分子筛的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以Silicalite
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1为硅源进行计量的合成液B的摩尔配比为SiO2:Al2O3:TPAOH:H2O＝1:(0～0.2):(0.01～3):(10～500)。4.根据权利要求3所述的一种中空ZSM
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5沸石分子筛的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以Silicalite
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1为硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，任威，樊栓狮，郎雪梅，王燕鸿，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：