[发明专利]一种纳米片状ZSM-5分子筛及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米片状ZSM‑5分子筛及其制备方法，属于分子筛技术领域。本发明采用四丙基氢氧化铵为模板剂，采用微波加热辅助合成的方法，能够简单、快速、高效地获得具有MFI拓扑结构且结构均匀的ZSM‑5雏晶，经过透析纯化获得高纯度ZSM‑5雏晶水溶液，ZSM‑5雏晶具有极高的生长活性，可在pH＝4～13的宽pH范围内经水热处理发生定向聚集并晶化，得到粒径小、均一性好、比表面大、具有稳定形貌、高度晶面选择性的纳米片状ZSM‑5分子筛晶体，且ZSM‑5分子筛晶体的b轴方向具有短而规整的直行孔道，能够提供更短的扩散路径和更多的活性位点，有效的提高分子筛的传质效率和催化活性。

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，具体涉及一种纳米片状ZSM-5分子筛及其制备方法。

背景技术

ZSM-5分子筛由于缺少其他类型分子筛所具有的“笼”，使分子筛比表面积相对较小，但其拥有较宽的SiO₂/Al₂O₃范围，可以方便调节其表面酸性及极性大小，同时ZSM-5分子筛的较高SiO₂/Al₂O₃使其具有稳定的结构特性，在1200℃情况下内部结构不坍塌，仍可以保持分子筛的原有性质，其还具有良好的择形性，在炼油工业和石油化工行业中应用非常广泛。

目前，ZSM-5分子筛的制备方法主要有溶胶-凝胶法、有机溶剂法、水热法等。其中，水热法具有方便、成本效益高、易于放大等优点，应用最为广泛。ZSM-5分子筛通常要在相对高的碱性环境(pH值9)中水热法合成，而在中性和酸性环境中，通常需要加入矿化剂(例如氟离子)才能合成ZSM-5分子筛。但是，上述在中性或酸性环境中水热法合成的ZSM-5沸石颗粒大，导致其比表面小且传质效率低，限制了其催化等实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米片状ZSM-5分子筛及其制备方法。本发明提供的制备方法能够在宽pH范围内(pH＝4～13)制备得到纳米片状ZSM-5分子筛，且制备得到的纳米片状ZSM-5分子筛的粒径小且均一、比表面大，传质效率和催化活性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种纳米片状ZSM-5分子筛的制备方法，包括以下步骤：

将硅源、铝源、模板剂和水混合，依次进行微波热处理和透析纯化，得到ZSM-5雏晶溶液；所述模板剂包括四丙基氢氧化铵；

将所述ZSM-5雏晶溶液的pH值调节至4～13，进行水热处理，得到纳米片状ZSM-5分子筛。

优选的，所述硅源中二氧化硅、水、异丙醇铝和模板剂的摩尔比为1：17.5～22.7：0.002～0.03：0.3～0.45。

优选的，所述铝源包括异丙醇铝、硝酸铝和氯化铝中的一种或几种。

优选的，所述混合后还包括将所得混合料进行陈化，所述陈化的温度为室温，所述陈化的时间为4～48h。

优选的，所述微波热处理包括依次进行低温微波热处理和高温微波热处理；所述低温微波热处理的温度为70～100℃，时间为60～150min；所述高温微波热处理的温度为120～160℃，时间为10～50min。

优选的，所述透析纯化用透析膜的截留分子量为1.5～6kDa。

优选的，所述透析纯化包括依次进行四丙基氢氧化铵水溶液透析和水透析，所述四丙基氢氧化铵水溶液的浓度为2～16mmol/L。

优选的，所述pH值调节采用酸或碱进行，所述酸包括盐酸、硫酸和硝酸中的一种或几种，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或几种。

优选的，所述水热处理的温度为80～180℃，时间为1～30天，所述水热处理为静态水热处理。