[发明专利]一种用于苯与甲醇烷基化的纳米ZSM-5催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种改性的纳米ZSM-5分子筛催化剂，其特征在于：以纳米ZSM-5为母体，ZSM-5的硅铝比（nSiO₂/Al₂O₃）为50～200，粒子尺寸为100～300纳米，采用Ni、P元素的化学修饰，以催化剂为百分比基准，Ni元素以单质计含量为0.2-2%，P元素以P₂O₅计含量为3-15%；

所述纳米ZSM-5分子筛的原粉的制备，是以正硅酸乙酯（TEOS）、异丙醇铝（AIP）为硅源、铝源，以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为硅烷偶联剂，按照n(SiO₂)：n(Al₂O₃)：n(TPAOH)：n(APTES)：n(NaOH)：n(H₂O)=1：0.005～0.2：0.15～0.4：x：0.01：25(x=0.05，0.1)备料；

纳米ZSM-5分子筛制备方法如下：

按照原料比例，先将模板剂与一部分水混合，搅拌均匀后，加入NaOH混合均匀，搅拌溶解后继续加入铝源，搅拌至上述原料完全水解得到溶液A；

向所述溶液A中滴加硅源，待其水解完全后，将所得溶液用三口烧瓶在80-90℃水浴下继续回流10-24h，得到晶种溶液；向所述晶种溶液加入所述硅烷偶联剂，润洗后水浴条件下继续搅拌4-8h后，将所得物料转移至带有聚四氟乙烯内衬的高压水热合成釜内，在160-180℃晶化3-5天后，得到晶化产物；

将晶化产物静置，待冷却至室温后将所述晶化产物取出，用去离子水洗涤至pH=7，经离心分离后，取产物100-120℃干燥、550℃焙烧4h得到Na型纳米ZSM-5分子筛；将所述Na型纳米ZSM-5分子筛与0.8mol/L硝酸铵溶液进行离子交换，得到H型纳米ZSM-5分子筛；催化剂的改性步骤如下：将H型纳米ZSM-5用一定溶度的Ni(NO)3溶液和/或(NH₄)₂HPO₄溶液等体积浸渍，使得Ni元素以单质计含量为0.2-2%，P元素以P₂O₅计含量为3-15%，搅拌均匀后，浸渍24小时后先于60℃烘干1小时，进一步120℃烘干12h，然后在空气气氛中550℃焙烧4小时，得到Ni和/或P改性的纳米ZSM-5分子筛；

Ni改性后的纳米ZSM-5分子筛催化剂的比表面积为297.5661-367.8702m²/g、总孔体积V_total^a为0.2085-0.2253m³/g、微孔体积V_meco为0.0943-0.1142m³/g；Ni改性后纳米ZSM-5分子筛介孔尺寸范围20nm~120nm，且分布均匀；Ni改性纳米ZSM-5分子筛总酸量为0.8426-0.9567mmol/g，弱酸/强酸比例B/L为0.1097-0.1385；

所述的催化剂，P改性后的纳米ZSM-5分子筛催化剂的比表面积为237.6186-342.9235m²/g，总孔体积V_tota为0.1470-0.2443m³/g，微孔体积V_meco为0.0562-0.1080m³/g。

2.根据权利要求 1所述的催化剂，其特征在于：所述纳米ZSM-5电镜下晶粒成球形，由20～30nm圆球团聚成200-300nm球型颗粒，颗粒均匀、分散，达到纳米尺寸。