[发明专利]一种纳米纤维状丝光沸石的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于催化化学的技术领域，特别涉及一种c轴加长的纳米纤维状丝光沸石的合成方法。

背景技术

丝光沸石最早由Barrer等在1948年合成，是目前已经实现工业化的少数分子筛之一，因其良好的吸附、分离和催化性能而得到了广泛的应用。丝光沸石的孔道体系由沿c轴方向的12元环和8元环孔道，以及与之连通的沿b轴方向的8元环孔道组成。由于其垂直c轴方向的孔口比较小且孔道较为曲折，丝光沸石常被认为是沿c轴方向的12元环一维直孔道结构。

纳米材料作为一种新兴材料，因为其不同于微米尺度材料的特殊性能，可以有效加快反应传质、传热，暴露更多的活性中心，因而可以大大增加反应活性并显著的延缓失活。然而关于纳米尺度丝光沸石的合成，近年来才开始有文献报道。2002年，T.Selvam和W.Schwieger通过Na-magadiite在四乙基氢氧化胺水热体系的转晶得到了粒度在80-120纳米的立方状/球状丝光沸石(Studies in Surface Science and Catalysis，2002，142：407-414)。2004年，B.O.Hincapie等通过合成参数的调变和较为复杂的原料制备过程，在水热体系得到了63纳米×240纳米的丝光沸石纳米棒(Microporous and Mesoporous Materials，2004，67：19-26)。2006年，南开大学通过引入金属盐添加剂、长时间室温强磁力搅拌和低温老化处理等手段，成功合成了纳米丝光沸石球状聚集体(CN 1837046A)。此外，2008年和2009年，D.Hu和T.Tago等分别通过干凝胶转化和水/表面活性剂/有机溶剂方法得到了不规则球状和球状/棒状纳米丝光沸石(Materials Research Bulletin，2008，43：3553-3561；Topics in Catalysis，2009，52：865-871)。到目前为止，纳米尺度丝光沸石的形貌主要为棒状、球状和立方状。而且纳米丝光沸石的合成体系和制备工艺通常较为复杂，一些合成过程中添加的有机模板剂和有机溶剂也会造成相对较高的合成成本和较为严重的环境污染，在一定程度上限制其大规模工业生产。

发明内容

本发明的目的是提供了一种纳米纤维状丝光沸石的合成方法，该合成工艺简单，得到的产物具有规整的纳米纤维状形貌，且结晶度高、晶相纯，可以用于大规模生产。

本发明提供了一种纳米纤维状丝光沸石的合成方法，该方法步骤为：以铝源、硅源、无机酸、去离子水和分子筛晶种为原料，摩尔配比为SiO₂/Al₂O₃＝7-13、Na₂O/Al₂O₃＝0.7-1.5、H₂O/Al₂O₃＝150-500，其中无机酸用于调变体系的碱度，分子筛晶种的加入量为原料硅铝氧化物总质量的0.1-10％；把装有反应初始原料混合物的合成釜密封，置入合成烘箱，在自生压力和晶化温度130-200℃下晶化30-160小时，然后将合成釜冷却，晶化产物经洗涤、过滤和干燥，制得纳米纤维状丝光分子筛原粉。

本发明提供的丝光沸石的合成方法，所述铝源为铝酸钠，硅源为固体硅胶，无机酸为硫酸或盐酸中的至少一种，分子筛晶种为丝光沸石、ZSM-5、ZSM-11或者ZSM-5/ZSM-11共结晶分子筛中的至少一种。

本发明合成出的纳米纤维状丝光沸石具有c轴加长的纳米纤维状形貌，其宽度为20-100纳米，长度为1-8微米。

本发明合成工艺简单，得到的产物具有规整的纳米纤维状形貌，且结晶度高、晶相纯，可以用于大规模生产。与其它沸石一样，该纳米纤维状丝光沸石可以通过传统的离子交换技术进一步的予以改性从而应用于不同的催化反应。改性后的丝光沸石可辅以适当的基质制成各种过程所需要的催化剂，应用于催化反应。由于该丝光沸石的特殊形貌，其b轴方向的晶粒宽度小于100纳米，可明显改善丝光沸石的传质扩散问题；而其c轴方向的微米尺寸长度，保留了微米级分子筛在分离过滤等制备过程中的操作优势，因而具有很好的应用潜力。

附图说明

图1是样品的X射线衍射(XRD)谱图，其中A为抚顺石化公司提供的工业生产丝光沸石样品的XRD谱，B和C分别为实施例1和实施例2产物样品的XRD谱；

图2是抚顺石化公司提供的工业丝光沸石分子筛样品的扫描电镜(SEM)照片；

图3是实施例1产物样品的SEM照片；