一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法

摘要

本发明公开了一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法，属于无机化学合成技术领域。该方法先将偏铝酸钠或硫酸铝、硅溶胶或水玻璃、氢氧化钠和异丙胺制成反应混合物，再将反应混合物进行水热晶化，最后水热晶化好的反应混合物经常规的过滤、洗涤、干燥、焙烧，得纳米ZSM-5分子筛。所合成的ZSM-5分子筛晶粒截面的平均直径不大于100nm，具有较高的比表面积，生产流程短，成本低，利于工业化生产和应用的优点。

权利要求

1.一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：(1)、制备反应混合物

按摩尔比铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为(0.01～

0.05)∶1∶(0.1～0.2)∶(0.1～1.0)∶(8～50)备料，先将铝源加入到碱源的水溶液中，搅拌均匀，加入硅源，搅拌均匀，加入有机碱，搅拌均匀，得到反应混合物；其中所述铝源是偏铝酸钠或硫酸铝；所述硅源是硅溶胶或水玻璃；所述碱源是氢氧化钠；所述有机碱是异丙胺；

(2)、水热晶化

将(1)步骤制得的反应混合物转移至高压反应釜中进行水热晶化，温度为130～

200℃，时间为12小时～5天，水热晶化后的反应混合物经常规的过滤、洗涤、干燥、焙烧后得到纳米ZSM-5分子筛。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为(0.01～0.025)∶1∶(0.12～0.1

5)∶(0.2～0.5)∶(10～25)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的水热晶化温度为150～

180℃，时间为18小时～3天。

说明书

一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及无机化学合成技术领域，具体地说是一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法。

背景技术

[0002] ZSM-5分子筛是由美国Mobil公司于1972年首次合成的(US3,702,886)。因其具有特殊的孔道结构和催化性能、优良的热稳定性和水热稳定性而受到国内外石油化工界的重视，已广泛应用于催化裂化、芳构化、烷基化、歧化等非常重要的工业化工过程。然而，高催化效率要求催化剂尽可能具有多的表面活性中心和短的物质传递路径，因而纳米分子筛的研究与开发应用成为了提升石油炼油、石油化工等催化领域技术进步的一个重要标志。

[0003] 一般来说，合成ZSM-5分子筛的方法分为使用有机碱做结构导向剂的有胺法合成和不使用有机碱做结构导向剂的无胺法合成。在无胺法合成中，无机碱氢氧化钠是一种良好的导向ZSM-5合成的结构导向剂。

[0004] 分子筛的形成主要包括两个过程，一是合成体系中构成分子筛骨架原子的前驱体在结构导向剂的作用下形成特定结构的分子筛晶核，二是形成的晶核在体系中进一步生长。为了得到纳米化的分子筛，一般的方法是在分子筛合成的溶胶凝胶体系中尽量形成多的晶核，或降低晶核生长的速率，或在限域空间中进行晶核的形成和生长。为了达到分子筛纳米化的目的，上述方法中均需对现有的溶胶凝胶合成分子筛体系进行大幅度的调变，这增加了操作的重复性和后处理过程的复杂性。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是推出一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法，是基于通过简单方法来干扰晶核生长的研究而提出。即在现有的ZSM-5分子筛合成的溶胶凝胶合成体系中引入导向ZSM-23分子筛的结构导向剂-有机碱异丙胺，通过控制其用量，使该结构导向剂的导向作用处于似成非成的亚稳状态，从而干扰已形成的主晶相晶核的生长，达到合成纳米ZSM-5分子筛的目的。

[0006] 本发明具有合成过程简单、操作平稳、易于工业化生产，和合成的ZSM-5分子筛具有截面的平均直径不大于100nm的棒状结构等优点。

[0007] 本发明的具体技术方案是：

[0008] 一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法，它包括下述具体步骤：

[0009] 第一步制备反应混合物

[0010] 按摩尔比铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为(0.01～0.05)∶1∶(0.1～0.2)∶(0.1～1.0)∶(8～50)备料，所述的铝源是偏铝酸钠或硫酸铝，所述的硅源是硅溶胶或水玻璃，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺，制备反应混合物，先将铝源加入到碱源的水溶液中，搅拌均匀，加入硅源，搅拌均匀，加入有机碱，搅拌均匀，得到反应混合物。

[0011] 第二步水热晶化

[0012] 将第一步制得的反应混合物转移至高压反应釜中进行水热晶化，温度和时间分别为130～200℃和12小时～5天，水热晶化好的反应混合物经常规的过滤、洗涤、干燥、焙烧后得产品，纳米ZSM-5分子筛。

[0013] 本发明的技术方案的进一步特征在于：第一步中，所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为(0.01～0.025)∶1∶(0.12～0.15)∶(0.2～0.5)∶(10～25)；第二步中，水热晶化温度为150～180℃，时间为18小时～3天。

[0014] 与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

[0015] ①、合成的ZSM-5分子筛晶粒截面的平均直径不大于100nm，具有较高的比表面积。

[0016] ②、生产流程短，成本低，利于工业化生产和应用。

附图说明

[0017] 图1为实施例1制得的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图

具体实施方式

[0018] 所有实施例均按上述技术方案的操作步骤进行操作，每个实施例仅罗列关键的技术数据。

[0019] 实施例1

[0020] 第一步中，所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.025∶1∶0.12∶0.4∶12，所述的铝源是偏铝酸钠，所述的硅源是硅溶胶，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0021] 第二步中，于170℃水热晶化3天。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图参阅图1，图中：该分子筛晶粒形状为棒状结构，晶粒截面的平均直径约90nm，长度约400nm。

[0022] 实施例2

[0023] 第一步中，所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.01∶1∶0.2∶1.0∶20，所述的铝源是偏铝酸钠，所述的硅源是硅溶胶，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0024] 第二步中，于170℃水热晶化3天。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图与图1类似，其晶粒截面的平均直径约85nm。

[0025] 实施例3

[0026] 第一步中，所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.05∶1∶0.2∶1.0∶50，所述的铝源是偏铝酸钠，所述的硅源是硅溶胶，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0027] 第二步中，于170℃水热晶化3天。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图与图1类似，其晶粒截面的平均直径约90nm。

[0028] 实施例4

[0029] 第一步中，所述的摩尔比铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.025∶1∶0.1∶0.1∶10，所述的铝源是偏铝酸钠，所述的硅源是硅溶胶，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0030] 第二步中，于170℃水热晶化5天。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图与图1类似，其晶粒截面的平均直径约85nm。

[0031] 实施例5

[0032] 第一步中，所述的摩尔比铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.025∶1∶0.12∶0.4∶12，所述的铝源是硫酸铝，所述的硅源是硅溶胶，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0033] 第二步中，于170℃水热晶化3天。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图与图1类似，其晶粒截面的平均直径约95nm。

[0034] 实施例6

[0035] 第一步中，所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.025∶1∶0.12∶0.4∶45，所述的铝源是偏铝酸钠，所述的硅源是水玻璃，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0036] 第二步中，于170℃水热晶化3天。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图与图1类似，其晶粒截面的平均直径约95nm。

[0037] 实施例7

[0038] 第一步中，所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.025∶1∶0.12∶0.4∶12，所述的铝源是偏铝酸钠，所述的硅源是硅溶胶，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0039] 第二步中，于130℃水热晶化5天。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图与图1类似，其晶粒截面的平均直径约80nm。

[0040] 实施例8

[0041] 第一步中，所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.025∶1∶0.12∶0.4∶12，所述的铝源是偏铝酸钠，所述的硅源是硅溶胶，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0042] 第二步中，于200℃水热晶化12小时。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图与图1类似，其晶粒截面的平均直径约75nm。

[0043] 实施例9

[0044] 第一步中，所述的摩尔比为铝源中的Al2O3∶硅源中的SiO2∶碱源中的NaOH∶有机碱∶H2O为0.025∶1∶0.12∶0.4∶12，所述的铝源是偏铝酸钠，所述的硅源是硅溶胶，所述的碱源是氢氧化钠，所述的有机碱是异丙胺。

[0045] 第二步中，于150℃水热晶化4天。得到的纳米ZSM-5分子筛的扫描电镜照片图与图1类似，其晶粒截面的平均直径约90nm。