[发明专利]一种多级孔硅铝分子筛纳米簇及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多级孔硅铝分子筛纳米簇及其制备方法。所述多级孔硅铝分子筛纳米簇由分子筛纳米颗粒组成，含有介孔‑微孔多级孔结构，其中介孔孔径为为20～30nm。本发明采用水蒸气辅助晶化法，以有序大孔‑介孔多级孔碳材料作为硬模板剂，通过分子筛母液与硬模板用量的调整、晶化后得到具有微孔、介孔的以及大孔容的多级孔道硅铝分子筛。本发明所制备的多级孔硅铝分子筛纳米簇将介孔孔道引入纳米分子筛中，使所得分子筛具有异于常规纳米分子筛的性质，既具有优越的酸性质，结构中又有多级分布的孔道结构，在催化反应中表现出协同效应和特殊的催化性能，且涉及的制备方法简单可行，合成条件易于控制且周期短，适合推广应用。

技术领域

本发明涉及分子筛合成技术领域，具体涉及一种多级孔硅铝分子筛纳米簇及其制备方法。

背景技术

近年来，沸石分子筛作为固体酸催化剂，广泛应用于石油化工、石油裂解及有机大分子合成等重要领域。但是沸石分子筛的微孔孔道大小大大限制了客体分子在催化剂中的物质传输性能，使得大分子无法到达分子筛微孔内部的活性位点，从而导致孔道内积碳催化剂失活问题，进而限制了其实际应用，因此改善沸石分子筛的流通扩散性能成为提高其催化性能的重要途径之一。

相对于微孔分子筛，纳米分子筛由于晶粒较小，传输路径变短，有利于反应物和产物分子的扩散，从而有效提高催化剂材料的流通扩散性能。纳米分子筛结构中存在由于颗粒堆砌形成的晶间孔,同时其外表面酸中心较多,酸性较强,使得纳米分子筛具有较高的反应活性。上述较为特殊的物化性质决定了纳米分子筛在提高分子筛催化剂使用频率、提高选择性、改善大分子转化能力、降低深度反应程度等方面表现都表现出优异的性能。因此,纳米沸石分子筛作为一种新的催化材料,在合成、改性、物化性能表征及其催化性能方面的研究倍受关注，目前大量的合成策略已经被成功应用于制备纳米分子筛。但是在催化反应体系中，纳米分子筛易发生团聚现象且其分离过程相对复杂，因而大大限制了其广泛的应用。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种多级孔硅铝分子筛纳米簇及其制备方法，将介孔/大孔孔道引入纳米分子筛中，使得这类分子筛既具有优越的酸性质,结构中又有多级分布的孔道结构,在催化反应中表现出协同效应和特殊的催化性能。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种多级孔硅铝分子筛纳米簇，其特征在于，其粒径均一，为1.3-1.8μm，孔容为；它由分子筛纳米颗粒组成，分子筛纳米颗粒大小为10～20nm，所述多级孔硅铝分子筛纳米簇含有介孔-微孔多级孔结构，其中介孔孔径为20～30nm。

上述一种多级孔硅铝分子筛纳米簇的制备方法，包括以下步骤：

1)将结构导向剂、水、铝源、硅源以及乙醇混合充分搅拌得混合溶液，加入硬模板，在室温下进行老化，得干胶；

2)将步骤1)中所得干胶置于反应釜中，反应釜底留取水，对干胶进行晶化反应，然后进行洗涤和干燥，得多级孔道硅铝分子筛/有序大孔-介孔多级孔碳混合材料；

3)将步骤2)所得多级孔道硅铝分子筛/有序大孔-介孔多级孔碳混合材料进行焙烧，去除碳模板，得所述多级孔硅铝分子筛纳米簇。

上述方案中，所述分子筛结构导向剂为四丙基氢氧化铵；硬模板为有序大孔-介孔多级孔碳材料，其中大孔孔径及介孔孔径均可调；大孔孔径为200～600nm，介孔孔径为20～40nm；合成方法参照文献[Chem.Mater.2010，22，3433-3440]。

上述方案中，所述硅源为正硅酸四乙酯；铝源为偏铝酸钠、异丙醇铝或硫酸铝。

上述方案中，所述老化温度为30～60℃，时间为8～12h。

上述方案中，所述硅源、铝源、结构导向剂的摩尔比为1:(0.001～0.02):(0.36～0.8)。