[发明专利]一种致介孔剂及其制备的多级孔分子筛

说明书

一种致介孔剂及其制备的多级孔分子筛，致介孔剂为类氨基酸结构的两性离子小分子，致介孔剂的分子结构上存在羧基负离子；致介孔剂制备多级孔分子筛步骤包括凝胶的制备、晶化反应和焙烧处理。本发明中制备多级孔结构分子筛使用的类氨基酸结构两性离子小分子致介孔剂，具有环境友好、成本低廉的特点，原位水热合成的制备工艺操作简单，适合规模化工业生产；合成的多级孔结构分子筛具有微孔‑介孔结构，有利于提高分子筛中微孔结构的利用率，提升分子筛的扩散性能，减缓分子筛在催化反应中的失活速率。

技术领域

本发明涉及无机多孔材料领域，尤其涉及一种致介孔剂及其制备的多级孔分子筛。

背景技术

具有微孔(孔径2nm)结构的分子筛广泛应用于吸附分离、催化反应、环境保护等领域。但微孔结构自身尺寸所带来的扩散限制，导致该类材料在应用的过程中微孔的利用率不高，作为催化剂的时候在反应中非常容易结焦并快速失活。而具有微孔-介孔结构的多级孔结构分子筛催化剂可以有效缓解传质阻力，提高微孔结构的利用率，提升催化性能并延缓失活。

目前制备微孔-介孔结构的多级孔分子筛的传统方法主要有后处理法和模板法。后处理法是通过酸、碱或氟离子对骨架元素进行刻蚀作用从而形成多级孔结构；模板法则是通过在合成过程中加入高分子或表面活性剂，利用其产生的模板作用在分子筛中形成介孔甚至大孔结构。但后处理法存在严重的环境污染问题，模板法则存在模板价格昂贵的问题。因此，开发一种简单有效且环境友好的分子筛致介孔剂具有重要意义。为解决上述问题，本申请中提出一种致介孔剂及其制备的多级孔分子筛。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种致介孔剂及其制备的多级孔分子筛，致介孔剂为类氨基酸结构的两性离子小分子，致介孔剂的分子结构上存在羧基负离子；致介孔剂制备多级孔分子筛步骤包括凝胶的制备、晶化反应和焙烧处理。本发明中制备多级孔结构分子筛使用的类氨基酸结构两性离子小分子致介孔剂，具有环境友好、成本低廉的特点，原位水热合成的制备工艺操作简单，适合规模化工业生产；合成的多级孔结构分子筛具有微孔-介孔结构，有利于提高分子筛中微孔结构的利用率，提升分子筛的扩散性能，减缓分子筛在催化反应中的失活速率。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种致介孔剂及其制备的多级孔分子筛，致介孔剂为类氨基酸结构的两性离子小分子，致介孔剂的分子结构上存在羧基负离子；致介孔剂制备多级孔分子筛步骤如下：

S1、凝胶的制备：将类氨基酸结构的两性离子小分子、有机模板剂、硅源、铝源、磷源和去离子水按一定比例搅拌混合均匀，得到均一的混合凝胶；类氨基酸结构两性离子小分子为1-丁胺,N,N,N-三乙基-2,4-二羟基-4-氧(Et-Carnitine，结构式为)、3-羧基-2-羟基-N,N,N-三甲基丙铵氢氧化物内盐，(Carnitine，结构式为)或1-丁胺,N,N,N-三丙基-2,4-二羟基-4-氧(Prop-Carnitine，结构式为)中的任意一种；

S2、晶化反应：将S1所得的均匀混合凝胶置于晶化釜中，在一定温度下晶化反应，晶化完成后，通过离心，去离子水洗涤，再离心、干燥，得到固体粉末；晶化温度为100-200℃；晶化反应时间为24-120小时；离心后样品干燥温度为70-120℃；干燥时间为12-24小时；

S3、焙烧处理：将中所得的固体粉末置于马弗炉中焙烧，去除分子筛中所含的有机模板剂，得到多级孔结构的分子筛产物；焙烧温度为550-600℃；焙烧时间为4-6小时。

优选的，Na型或K型分子筛制备时，需要在晶化反应后采用NH4⁺离子交换处理。

优选的，有机胺模板剂为三乙胺、四乙基氢氧化铵、二乙胺、吗啡啉、N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵或四丙基氢氧化铵中的任意一种、两种或以上任意比例混合而成的混合物。