[发明专利]一种高结晶度的纳米ZSM-5沸石的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种高结晶度的纳米ZSM-5沸石的制备方法。

背景技术

ZSM-5沸石是一种微孔结晶的沸石，它具有三维十元环的孔道结构。同时ZSM-5沸石还具有较高的热稳定性，水热稳定性及可调变的酸性。因此，ZSM-5沸石在小分子择形催化，芳烃烷基化、甲苯歧化及长链烷烃异构化显示出较高的实用价值。

目前工业上使用的ZSM-5沸石外在形貌多不规整，晶粒大小不均一从而导致三维的十元环孔道结构无序排列往往存在较高的传质阻力，用于催化反应时，反应物或产物分子在沸石晶体表面的扩散阻力较大，容易造成表面深度反应产生积碳进而加速催化剂的孔口积碳失活。做出规整的形貌及均一的纳米沸石晶粒解决上述问题的有效途径之一。与常规杂乱无章大块的ZSM-5沸石相比，具有疏松小晶粒堆砌成的立方块状的ZSM-5沸石具有较宽泛的传质取向，高活性，机械强度高等优点，因此在化工行业的应用日益广泛。

通常的为了制备纳米小晶粒的ZSM-5需要引入较多的添加剂，既提高了成本又污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种污染小，效率高的高结晶度的纳米ZSM-5沸石的制备方法。

本发明所提供的污染小，效率高的高结晶度的纳米ZSM-5沸石的制备方法，其具体步骤如下：

（1）将四价氧化物TO₂、三价氧化物Y₂O₃、碱源OH^-、有机模板剂R和水混合；

（2）将步骤（1）中所得到的混合物置于140～200℃下水热晶化反应24～480小时；

（3）将步骤（2）中晶化后的混合物静置，然后分离出上半部分的上清液，即得到高结晶度的纳米ZSM-5沸石。

本发明中，四价氧化物TO₂为硅源、锗源或锡源其中一种或多种。

本发明中，三价氧化物Y₂O₃为铝源，硼源，镓源其中一种或多种。

本发明中，在步骤（1）中，原料按下述摩尔配比加入：

TO₂/Y₂O₃为10～999，

OH^-/TO₂为0.01～1.0，

H₂O/TO₂为10～120，

R/TO₂为0.05～0.8。

本发明中，步骤（1）中加入有机模板剂，其中有机模板剂的结构为：

其中， n为3-12。具体合成方法为：在三口烧瓶中加入适量丙酮作为溶剂同时加入1,n-二卤代烷烃（n为3-12）及过量N-甲基吡咯烷,在40度恒温油浴中搅拌回流过夜。

本发明中，步骤（1）中，所述的硅源选自正硅酸乙酯，硅胶，硅酸，白炭黑，硅溶胶，水玻璃和硅藻土中的一种或多种；锗源选自氧化锗；锡源选自氧化锡，氯化锡中的一种或多种；

铝源选自异丙醇铝，铝酸钠，铝箔，硫酸铝，氯化铝，硝酸铝，氢氧化铝，薄水铝石及拟薄水铝石中的一种或多种；硼源选自硼酸，硼酸钠，氧化硼中的一种或多种；镓源选自硝酸镓，三氯化镓中的一种或多种；

碱源选自碱金属氢氧化物或是碱土金属氢氧化物。

本发明方法所合成的ZSM-5沸石分子筛为纳米小晶粒组成规则的疏松立方块状分子筛且粒径范围为1~2 μm，组成立方块状的小晶粒尺寸约为15~30 nm。需要指出的是，若将有机模板的两头的环用线性烷基链取代则无法合成得到此类高结晶度的纳米ZSM-5沸石。

本发明方法制备出的ZSM-5不仅具有规整的外观且有较短的扩散程，极高的结晶度和较为充裕的接触面积提高了此类沸石的利用效率。

附图说明

图1为本发明实例1制备的高结晶度的纳米ZSM-5沸石的XRD谱图。

图2为本发明实例1制备的高结晶度的纳米ZSM-5沸石的SEM图像。

图3为本发明对比例1制备的高结晶度的纳米ZSM-5沸石的SEM图像。

具体实施方式

下面通过实例对本发明方法加以说明，实施例并非对本发明内容的限制。

实施例1