一种棒状ZSM-5分子筛的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种棒状ZSM‑5分子筛的制备方法，包括下述步骤：将模板剂分散于酸碱调节剂中，得到模板剂分散液A，然后将铝源溶解于分散液A中，得到混合均匀的溶液B，最后再加入硅源，得到凝胶C，其摩尔配比为Al2O3:(8‑200)SiO2:(20‑60)M2O:(10‑20)R:(200‑1000)H2O，M表示Na或K，R表示模板剂，模板剂的结构式为：X(C2H5)(CH3)2N(CH2)n N(CH3)2(C2H5)X，其中n的取值为1‑6，X为Br

Preparation of a rod-like ZSM-5 zeolite

【技术实现步骤摘要】
一种棒状ZSM-5分子筛的制备方法
本专利技术属于ZSM-5分子筛领域，具体涉及一种棒状ZSM-5分子筛的制备方法。
技术介绍
沸石分子筛是一类被广泛应用在催化、吸附、分离等现代化工领域的重要无机材料；美国Mobil公司于1972年首次合成出了ZSM-5分子筛(US3702886)；自问世以来，ZSM-5分子筛因其有序的三维孔道结构、较大的比表面积、较高的水热稳定性、可调变酸中心和可交换阳离子等优异性能，成为工业上应用最多的催化剂分子筛原粉之一。不同形貌的ZSM-5分子筛会表现出不同的催化效果；其中，薄片状ZSM-5分子筛合成过程中晶核沿a轴和c轴方向生长速率较快，沿b轴方向生长速率较慢，最终长成(100)晶面和(101)晶面较小、(010)晶面较大的片状形貌；相对于常规形貌的ZSM-5分子筛，反应物分子可以通过很短的b轴直线孔道快速扩散，因而具有优异的催化性能和抗积碳性能。现有技术中，薄片状ZSM-5分子筛的合成大多借助有机大分子季铵盐模板剂来辅助完成；专利文献CN102372283B中，采用选自草酸铵、乙酸铵、烷基苯磺酸钠、碳酸氢铵、磷酸氢铵和磷酸氢二钠中的至少一种作为阴离子表面活性剂合成出薄片状ZSM-5分子筛；专利文献CN103043681B中，采用十六烷基三甲基溴化铵或聚氧乙烯辛基苯酚醚作为表面活性剂、正丁醇或正戊醇作为助表面活性剂合成出30nm厚的层状ZSM-5分子筛；专利文献CN103183358B中，采用十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵插层合成出薄片状ZSM-5分子筛；专利文献CN103288100B中，采用十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂合成出片层结构堆积的ZSM-5分子筛；专利文献CN106006666A、CN106006667A和CN106006669A中，采用选自十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基溴化铵的一种作为双亲性阳离子表面活性剂合成出纳米片层ZSM-5分子筛；专利文献CN105523569A中，采用含氮化合物哌啶、咪唑、二乙醇胺、乙酸铵、正丁胺、正己胺、甲胺、乙胺、尿素、三乙胺和乙二胺中至少一种作为添加剂合成出薄片状形貌ZSM-5分子筛；专利文献CN106587100A中，采用模板剂3,5二甲基N丁基碘化吡啶合成出薄层片状ZSM-5分子筛；专利文献CN106006668A中，摒弃对环境有污染的季铵盐，采用添加预处理晶种的方法合成出薄层片状ZSM-5分子筛。通常，这些合成ZSM-5沸石的成本非常高，这对工业应用是不利的；因此，如何发展一种新型的廉价有机模板剂来合成具有不同于现有技术形貌的ZSM-5沸石具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种棒状ZSM-5分子筛的制备方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种棒状ZSM-5分子筛的制备方法，包括下述步骤：(1)将模板剂分散于酸碱调节剂中，得到模板剂分散液A，然后将铝源溶解于分散液A中，得到混合均匀的溶液B，最后再加入硅源，得到凝胶C，其摩尔配比为Al2O3:(8-200)SiO2:(20-60)M2O:(10-20)R:(200-1000)H2O，M表示Na或K，R表示模板剂，模板剂的结构式为：X(C2H5)(CH3)2N(CH2)nN(CH3)2(C2H5)X，其中n的取值为1-6，X为Br-或Cl-；(2)将凝胶C蒸发浓缩制得凝胶D，使凝胶D质量为凝胶C质量的50%~60%；(3)将凝胶D于180℃~220℃温度范围内晶化1~3d，冷却至室温；(4)将步骤(3)中的产物过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到棒状ZSM-5分子筛。优选的，步骤(1)中所述铝源为拟薄水铝石、异丙醇铝、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝和氢氧化铝中的一种或几种。优选的，步骤(1)中所述硅源为水玻璃、硅溶胶和正硅酸乙酯中的一种。优选的，步骤(1)中所述硅源为硅溶胶或正硅酸乙酯时，酸碱调节剂为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。优选的，步骤(1)中所述凝胶C摩尔配比为Al2O3:(50~100)SiO2:(20~30)M2O:(12~18)R:(300~500)H2O，M表示Na或K，R表示模板剂。有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、通过采用新型有机模板结构合成ZSM-5沸石分子筛，不仅扩展了合成ZSM-5沸石的有机模板剂的种类，而且所合成的产品具有区别于其他产品的棒状形貌。2、与现有技术相比，本产品不仅保持了良好的结晶度和纯度，而且所得到的产品的形貌新颖，从未见报道；本专利技术对于控制沸石分子筛的形貌具有启发意义。附图说明图1为实施例1制备的棒状ZSM-5分子筛的XRD谱图；图2为实施例1制备的棒状ZSM-5分子筛的扫描电镜照片。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例；相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明。实施例1(1)将0.10g模板剂分散于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中，得到模板剂分散液A，然后将拟薄水铝石溶解于分散液A中，得到混合均匀的溶液B，最后再加入模数为2.0的水玻璃，得到凝胶C，其摩尔配比为Al2O3:100SiO2:20M2O:10R:200H2O，M表示Na或K，R表示模板剂；(2)将凝胶C蒸发浓缩制得凝胶D，使凝胶D质量为凝胶C质量的50%；(3)将凝胶D于180℃温度范围内晶化1d，冷却至室温；(4)将步骤(3)中的产物过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到棒状ZSM-5分子筛；其中，模板剂的结构式为：X(C2H5)(CH3)2N(CH2)nN(CH3)2(C2H5)X，其中n的取值为1，X为Br-或Cl-。经X射线衍射分析其结构为属于MFI的ZSM-5沸石分子筛(图1)，而且通过扫描电镜照片（图2）可以看出所合成的产品呈现棒状的形貌。实施例2(1)将0.10g模板剂分散于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中，得到模板剂分散液A，然后将拟薄水铝石溶解于分散液A中，得到混合均匀的溶液B，最后再加入模数为2.0的水玻璃，得到凝胶C，其摩尔配比为Al2O3:100SiO2:20M2O:10R:200H2O，M表示Na或K，R表示模板剂；(2)将凝胶C蒸发浓缩制得凝胶D，使凝胶D质量为凝胶C质量的50%；(3)将凝胶D于180℃温度范围内晶化1d，冷却至室温；(4)将步骤(3)中的产物过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到棒状ZSM-5分子筛；其中，模板剂的结构式为：X(C2H5)(CH3)2N(CH2)nN(CH3)2(C2H5)X，其中n的取值为2，X为Br-或Cl-。实施例3(1)将0.10g模板剂分散于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中，得到模板剂分散液A，然后将拟薄水铝石溶解于分散液A中，得到混合均匀的溶液B，最后再加入模数为2.0的水玻璃，得到凝胶C，其摩尔配比为Al2O3:100SiO2:20M2O:10R:200H2O，M表示Na或K，R表示模板剂；(2)将凝胶C蒸发浓缩制得凝胶D，使凝胶D质量为凝胶C质量的50%；(3)将凝胶D于180℃温度范围内晶化1d，冷却至室温；(4)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棒状ZSM‑5分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)将模板剂分散于酸碱调节剂中，得到模板剂分散液A，然后将铝源溶解于分散液A中，得到混合均匀的溶液B，最后再加入硅源，得到凝胶C，其摩尔配比为Al2O3 : (8‑200)SiO2 : (20‑60)M2O : (10‑20)R : (200‑1000)H2O，M表示Na或K，R表示模板剂，模板剂的结构式为：X(C2H5)(CH3)2N(CH2)n N(CH3)2 (C2H5) X，其中n的取值为1‑6，X为Br‑或Cl‑；(2)将凝胶C蒸发浓缩制得凝胶D，使凝胶D质量为凝胶C质量的50%~60%；(3)将凝胶D于180℃~220℃温度范围内晶化1~3d，冷却至室温；(4)将步骤(3)中的产物过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到棒状ZSM‑5分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种棒状ZSM-5分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将模板剂分散于酸碱调节剂中，得到模板剂分散液A，然后将铝源溶解于分散液A中，得到混合均匀的溶液B，最后再加入硅源，得到凝胶C，其摩尔配比为Al2O3:(8-200)SiO2:(20-60)M2O:(10-20)R:(200-1000)H2O，M表示Na或K，R表示模板剂，模板剂的结构式为：X(C2H5)(CH3)2N(CH2)nN(CH3)2(C2H5)X，其中n的取值为1-6，X为Br-或Cl-；(2)将凝胶C蒸发浓缩制得凝胶D，使凝胶D质量为凝胶C质量的50%~60%；(3)将凝胶D于180℃~220℃温度范围内晶化1~3d，冷却至室温；(4)将步骤(3)中的产物过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到棒状ZSM-5分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绍辉，王曼，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44