[发明专利]一种用廉价市售的有机胺制备特殊形貌多级孔ZSM-5分子筛的方法

说明书

一种用廉价市售的有机胺模板剂制备特殊形貌多级孔ZSM‑5分子筛的方法，属于多级孔分子筛制备技术领域。本发明是为了解决现有特殊形貌多级孔分子筛材料合成过程中的合成方法复杂、结构稳定性不佳问题。本发明方法通过两步合成的方法，先使正硅酸乙酯在一定温度和模板剂、水环境下水解形成均一凝胶，将所得凝胶再进行水热晶化，分离洗涤、并进行干燥焙烧，从而得到90°交叉共生多级结构ZSM‑5分子筛。本发明方法制备的多级结构ZSM‑5分子筛由厚度约为50nm的ZSM‑5纳米片构筑而成，具有优异的热稳定性，在多级孔催化及选择性分离等领域有巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于多级孔分子筛制备技术领域；涉及一种多级孔分子筛材料的制备方法，特别是一种以廉价有机胺为模板剂制备特殊形貌90°交叉共生多级结构ZSM-5分子筛的制备方法。

背景技术

分子筛材料具有可控的骨架酸性、丰富的骨架结构、良好的热稳定性和化学稳定性，是一类理想的催化剂(载体)材料。其规则的孔道结构和独特的纳米限域空间可以对客体材料进行有效封装，有利于抑制小尺寸客体的迁移和团聚，从而提高复合催化剂中催化活性相的分散度与稳定性。但是由于分子筛孔道尺寸小，活性位点单一，限制了其在工业领域尤其是大分子催化领域的应用。多级结构分子筛材料具有两种或两种以上微-介-大孔孔道结构，可以有效提升载体的比表面积，有效的解决了大分子的扩散问题。同时暴露更多的酸性位点和催化活性位点，提升反应转化率及反应物和产物的传质扩散速率，降低积碳生成速率，提高催化寿命，扩大了分子筛的应用范围以及提高其催化效率。但是，目前报道的多级孔(特别是具有特殊规则形貌的多级孔结构)分子筛材料通常是通过设计合成具有特殊结构的有机模板剂作为模板，导向具有特殊形貌的介观结构单元，进而实现其有序组装，以构筑新型特殊形貌多级孔分子筛材料。其所合成的有机模板剂合成过程复杂，合成成本高。此外，利用该种方法所合成的多级孔分子筛往往热稳定性不佳，从而限制了其工业应用。因此，开发简便、廉价的具有特殊规则形貌的多级孔分子筛材料的新型合成方法对多级孔分子筛材料的工业应用具有重要的理论和实际意义。

发明内容

本发明目的是为了解决现有特殊形貌多级孔分子筛材料合成过程中的合成方法复杂、结构稳定性不佳问题，而提供一种由新型廉价有机胺模板剂制备特殊形貌多级孔ZSM-5分子筛的方法。

本发明制备特殊形貌多级孔ZSM-5分子筛的方法按下列步骤实现：

步骤一、将硅源、酸和去离子水混合，在一定温度、搅拌条件下水解，直至硅源完全水解；

步骤二、将铝源、有机模板剂、碱和去离子水混合，在室温下搅拌，至形成均一溶液；

步骤三、将步骤一和步骤二所得的溶液混合，搅拌至均一凝胶；

步骤四、然后水热晶化，冷却至室温后，固液分离，将得到的固体用蒸馏水进行洗涤，干燥后焙烧，从而得到具有90°交叉共生多级结构的多级孔ZSM-5分子筛。

步骤一所述的硅源为式(Ⅰ)所示的硅酸酯、硅溶胶或白炭黑，

式(Ⅰ)中，R₁、R₂、R₃和R₄各自为C₁-C₄的烷基。

进一步地限定，步骤一所述的酸为盐酸。

进一步地限定，步骤一的水解条件为在50℃～100℃下回流搅拌3～6小时。

进一步地限定，步骤一中按硅源、酸和去离子水的摩尔比为1:(0.035～0.050):(7～10)的比例将硅源、酸和去离子水混合。

进一步地限定，步骤二的铝源为氧化铝或铝酸钠。

进一步地限定，步骤二的有机模板剂为乌洛托品或六亚甲基亚胺。