一种全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛的制备方法

摘要

本发明公开了一种全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛的制备方法，包括以下步骤：（1）预制反应液：在氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇和尿素的超纯水混合溶液中，逐滴滴加正硅酸乙酯后，充分搅拌；（2）均相反应：将步骤（1）中搅拌后的反应液进行均相反应；（3）将步骤（2）反应后的溶液洗涤后，取沉淀物干燥；（4）煅烧：取步骤（3）中干燥后的产物，进行煅烧，即得所述全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛。本发明能够在较低温度下制备出全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛，避免在高温过程中的聚集。制备过程简单，制备的材料为全硅型、且具有短b轴，具有进一步的研究前景。

权利要求

1.一种全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）预制反应液：在氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇和尿素的超纯水混合溶液中，逐滴滴加正硅酸乙酯后，充分搅拌；所述氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇、尿素和正硅酸乙酯的加入量为0.05g：7.785～9.575mmol：0.0636ml：1.0g：5.957ml；

（2）均相反应：将步骤（1）中搅拌后的反应液进行均相反应；所述均相反应的反应温度为140‑190℃，反应时间为48小时；

（3）将步骤（2）反应后的溶液洗涤后，取沉淀物干燥；

（4）煅烧：取步骤（3）中干燥后的产物，进行煅烧，即得所述全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中煅烧温度为500‑650℃，反应时间为6小时。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中洗涤采用超纯水和无水乙醇交叉离心洗涤6次。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中将反应液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在均相反应器中进行均相反应；所述步骤（4）中煅烧于马弗炉内完成。

说明书

一种全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及催化材料领域，具体涉及一种全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛的制备方法。

背景技术

[0002] 分子筛具有独特的孔结构和可调节的酸位，在形状选择和催化反应中得到了广泛的应用。ZSM‑5分子筛由于其特殊的MFI结构和酸位，在工业的研究领域被选用为催化有机
物反应的沸石材料之一。然而，传统的ZSM‑5微孔通道又长又小，限制了反应物和产物分子
在孔结构内的扩散效率，导致重烃难以扩散出沸石的微孔。此外，这些碳氢化合物在传统
ZSM‑5的长微孔孔道内进一步发生聚合反应，最终沉积成焦炭堵塞微孔孔道，导致沸石失
活。从而，反应物和产物在微孔通道内有限的扩散容易发生重复裂化。因此，设计改造传统
的ZSM‑5分子筛使其成为新型催化材料是非常具有挑战性的。

[0003] 已知ZSM‑5分子筛具有独特的骨架结构，两组10元环通道相交，即一组平行于b轴的直线通道，另一组平行于a轴的锯齿形通道。一般认为，客体分子在直通道中的扩散速度
要快于在锯齿通道中的扩散速度。因此，为了通过控制分子扩散来控制产物的选择性，应该
合成具有特定形貌的ZSM‑5。此外，与铝硅酸盐沸石相比，硅酸盐沸石具有较高的热稳定性
和疏水性。铝相关的酸性中心的缺乏也抑制了不希望发生的反应，如结焦反应。因此，研究
制备一种全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛具有重要的意义，未来将有非常好的应用前景。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种新型催化材料，拓宽催化材料的范围，同时该催化材料具有短b轴、并作为一种全硅型分子筛，在后续进行选择
性控制及结焦反应抑制上具有更佳的研究前景。

[0005] 为了达到上述目的，本发明提供了一种全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛的制备方法，包括以下步骤：

[0006] (1)预制反应液：在氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇和尿素的超纯水混合溶液中，逐滴滴加正硅酸乙酯后，充分搅拌；

[0007] (2)均相反应：将步骤(1)中搅拌后的反应液进行均相反应；

[0008] (3)将步骤(2)反应后的溶液洗涤后，取沉淀物干燥；

[0009] (4)煅烧：取步骤(3)中干燥后的产物，进行煅烧，即得所述全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛。

[0010] 其中，步骤(1)中氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇、尿素和正硅酸乙酯的加入量为0.05g：7.785～9.575mmol：0.0636ml：1.0g：5.957ml。

[0011] 进一步的，氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇、尿素、正硅酸乙酯和纯水的加入量为0.05g：7.785～9.575mmol：0.0636ml：1.0g：5.957ml：6.06～7.85mmol。

[0012] 步骤(2)中均相反应的反应温度为140‑190℃，反应时间为48小时。

[0013] 步骤(4)中煅烧温度为500‑650℃，反应时间为6小时。

[0014] 步骤(3)中洗涤采用超纯水和无水乙醇交叉离心洗涤6次。

[0015] 步骤(2)中将反应液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放置在均相反应器中进行均相反应；所述步骤(4)中煅烧于马弗炉内完成。

[0016] 本发明相比现有技术具有以下优点：

[0017] 本发明能够在较低温度下制备出全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛，避免在高温过程中的聚集。制备过程简单，制备的材料为全硅型、且具有短b轴，具有进一步的研究前景。

附图说明

[0018] 图1为本发明实施例1中制备所得产品的XRD谱图；

[0019] 图2为本发明实施例1中制备所得产品的高分辨透射电镜图。

具体实施方式

[0020] 实施例1

[0021] 室温下，取7.85ml的纯水，倒入容器中，在搅拌的条件下加入0.05g氢氧化钠、7.785ml四丙基氢氧化铵溶液(浓度1.23M)、0.0636ml异丙醇和1.0g尿素，最后再逐滴滴加
5.957ml正硅酸乙酯。然后充分搅拌6小时，之后将均匀的溶液移至聚四氟乙烯内衬的反应
釜中，放置在均相反应器中，在180℃下反应48小时。再用超纯水和无水乙醇交叉离心洗涤6
次，随后转移至马弗炉内在550℃下煅烧6小时，即得本发明产品。

[0022] 如图1所示，制备得到的产品呈现出ZSM‑5的XRD衍射峰，说明成功合成了ZSM‑5沸石分子筛。

[0023] 如图2所示为所得的产品的高分辨透射电镜图，可以从图中清晰的观察到合成的ZSM‑5分子筛材料具有高达552.26nm和146.14nm的a轴和c轴，同时也具有低至43.06nm的b
轴。

[0024] 实施例2

[0025] 室温下，取6.06ml的纯水，倒入容器中，在搅拌的条件下加入0.05g氢氧化钠、9.575ml四丙基氢氧化铵溶液(浓度1.0M)、0.0636ml异丙醇和1.0g尿素，最后再逐滴滴加
5.957ml正硅酸乙酯。然后充分搅拌6小时，之后将均匀的溶液移至聚四氟乙烯内衬的反应
釜中，放置在均相反应器中，在180℃下反应48小时。再用超纯水和无水乙醇交叉离心洗涤6
次，随后转移至马弗炉内在550℃下煅烧6小时，得到全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛。

[0026] 效果实施例

[0027] 对实施例二中合成的材料进行二氧化碳甲烷化反应的研究。

[0028] 反应条件为：取0.1g样品，从200℃升温至450℃，在80vol％H2‑20vol％CO2的混合气中进行反应。结果表明，该材料具有16‑30％的二氧化碳转化率，说明合成的材料可以直
接被作为催化剂来进行反应。