[发明专利]一种中微双孔ZSM-5沸石纳米薄片的制备方法

说明书

本发明公开了一种中微双孔ZSM‑5沸石纳米薄片的制备方法。该方法以偏铝酸钠为铝源，以正硅酸乙酯为硅源，以具有双季铵头的Bola型两亲性分子为模板剂，于碱性下水热合成中微双孔ZSM‑5沸石纳米薄片。所用Bola型双头季铵盐表面活性剂不仅能够导向形成ZSM‑5微孔，其疏水尾链还能限制微晶生长，促使均一且有序介孔的形成。所得纳米薄片具有90°交叉共生结构，呈现纸牌屋状的形貌。本发明重复性好，合成的ZSM‑5沸石纳米薄片不仅具备常规沸石分子筛水热稳定性好、酸催化活性高等优点，而且对大分子参与的反应十分有利，有效解决了单一孔道沸石分子筛的传质限制，大大提高了沸石分子筛在催化、吸附分离等领域的应用价值。

技术领域

本发明属于无机材料领域，具体涉及一种中微双孔ZSM-5沸石纳米薄片的制备方法。

背景技术

MFI框架中含有两套不同的孔道，即沿着b轴的10元环直孔道，孔径为在a-c平面上且垂直于b轴的10元环正弦孔道，孔径为两套10元环孔道相互交叉形成三维的孔道网络体系。ZSM-5是具有MFI结构的微孔分子筛，由于其独特的孔道结构，特有的形状选择性，较强的酸性和较高的水热稳定性等优点，被广泛用于石油加工、煤化工和精细化工等领域。但由于传统的微孔分子筛孔径(小于2nm)小的限制，在有大分子参与的反应中存在严重的传质扩散问题，降低了分子筛的催化性能。

为了解决微孔分子筛在催化过程中的传质扩散问题，国内外研究人员开展了大量的工作。目前，主要通过三种途径解决上述问题：(1)合成更大孔道直径的分子筛；(2)减小晶粒尺寸，合成纳米级颗粒分子筛，缩短扩散路径；(3)在微孔分子筛的基础上引入介孔或大孔，制备多级孔分子筛。大孔道分子筛虽扩散阻力小，但存在骨架密度低、热稳定性差、酸强度也很低，同时制备成本高的缺点；纳米分子筛也存在粒径不易控制、在催化体系中难分离缺点；制备多级孔分子筛被认为是解决微孔分子筛扩散限制最有效的方法，介微双孔分子筛不仅保留了微孔分子筛一系列的优点，且由于介孔结构的引入，提高了客体分子的扩散速率，降低了扩散阻力，具有良好的发展前景。

因此，合成中微双孔分子筛已成为分子筛研究领域的热点问题。最初制备中微双孔采用的是后处理方脱铝、脱硅的方法。Ogura[Ogura M,Shinomiya S Y,Tateno J,etal.Formation of uniform mesopores in ZSM-5zeolite through treatment inalkaline solution[J].Chemistry Letters,2000,29(8):882－883.]首次报道了用NaOH处理ZSM-5分子筛脱硅，形成了介孔。脱铝、脱硅法虽然能在微孔分子筛中有效引入介孔，但是硅或铝的脱除容易导致结晶度的降低以及骨架结构的破坏。后来，Jian zhou[zhou J,Hua Z,Liu Z,et al.Direct synthetic strategy of mesoporous ZSM-5zeolites byusing conventional block copolymer templates and the improved catalyticproperties[J].Acs catalysis,2011,1(4):287-291]等人使用市面上常见的F127、P123这一类嵌段共聚物作为中孔模板剂直接合成中微双孔ZSM-5分子筛。