一种高分散含骨架Al的纳米MCM‑41分子筛的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高分散含骨架Al的纳米MCM‑41分子筛的制备方法，包括以下步骤：将模板剂和铝源溶解于水得溶液a；加入无机碱或氨溶液，调节pH至碱性，得溶液b；在慢速搅拌的条件下，缓慢加入硅源得悬浊液；老化，转入水热晶化釜中，100‑150℃温度晶化10‑48小时得晶化液；进行固液分离、干燥、550℃焙烧，即得。该方法制得的分子筛粒径小于30nm，形貌规则，分散性好，且具有良好的水热稳定性，可应用在光学材料、传感器、大分子载体等领域。

A preparation method of high dispersion containing the skeleton of Al nano MCM 41 molecular sieve

The invention discloses a preparation method of high dispersion of Al nano MCM skeleton containing 41 molecular sieve, which comprises the following steps: dissolving the template and aluminum source in water solution a; adding inorganic alkali or ammonia solution, alkaline solution was adjusted to pH, B; in the slow stirring condition, slow with the addition of silicon source into suspension; aging, hydrothermal crystallization kettle, 48 hours and 100 temperature of 150 DEG C to 10 crystallization crystallization solution; solid-liquid separation, drying, roasting temperature of 550 DEG C, i.e.. The particle size of the zeolite prepared by this method is less than 30nm, the morphology is regular, the dispersion is good, and it has good hydrothermal stability. It can be used in optical materials, sensors, macromolecular carriers and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法
本专利技术属于无机纳米材料
，具体涉及一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法。
技术介绍
MCM-41新型介孔分子筛是一种有序介孔材料，由于具有六角形排列的一维孔道结构(2-50nm)、较大的比表面积、孔容等独特的孔道结构和表面特征、孔径可由长链烷基三甲基季铵盐的长链烷基的长度或由助剂如1，3，5-三甲基苯的加入量在1.8-10nm之间调变，突破了以往微孔分子筛孔径不超过1.2nm的限制，使其可用作催化剂、吸附剂或催化剂载体等，特别在重油加工和大分子参加的化学反应中有广阔的应用前景。因纯硅的MCM-41几乎是没有酸性的，晶格中缺乏活性组分，离子交换能力小，不具备催化反应能力，所以在合成MCM-41过程中直接引入其他杂原子进行改性，其中当掺杂Al原子后，MCM-41骨架中的Si就被Al所取代，生成具有酸中心的Al-MCM-41分子筛。因纳米级介孔分子筛兼备纳米材料(三维粒径＜100nm)和介孔材料(孔径为2-20nm)的双重特点，显示出诸多有别于常规介孔材料的特异性能，近年来已成为材料、生物、催化等领域的研究热点。已报道纳米级介孔材料均为纯硅型如MCM-41、MCM-48、MSU-n以及HMS，而具有酸性的纳米级含铝介孔材料的研究报道很少，可能与纳米级硅铝介孔材料合成需采用特殊制备手段或需严格控制合成条件。中国专利CN1257839C公开了一种以离子液体为模板剂制备Al-MCM-41介孔分子筛的方法，离子液体是溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑，以硅酸钠、硫酸铝、硫酸和水为原料经模板剂的制备、反应混合物的制备和水热晶化三步，再经过过滤、水洗、干燥和焙烧，制得Al-MCM-41介孔分子筛，该方法中使用的模板剂需要自己制备，成本高，不利于工业化应用。YaoNan利用有超声辅助的溶胶-凝胶途径制备了纳米级含铝介孔材料，然而目标产物中的介孔孔道是由极小的无定型纳米硅铝粒子紧密堆积而成，造成孔径分布较宽(2-11nm)且物化性能较之传统介孔材料较差(YaoNan.Ultrasoundasatooltosynthesizenano-sizedsilica-aluminacatalystswithcontrolledmesoporousdistributionbyanovelsol-gelprocess[J].CatalysisLetters，2002，78(1/4)：37-41)。LiuYu以Beta沸石纳米晶种为无机物种在淀粉的导向作用下得到了水热稳定和强酸性的纳米级硅铝孔道材料，且在异丙苯的裂解反应中显现出了优异的反应活性，但是，所得催化剂的孔径分布仍然较宽，且制备过程繁琐耗时(LiuYu.Aluminosilicatenanoparticlesforcatalytichydrocarboncracking[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety，2003，125：2376-2377)。综上所述，提供一种孔径小、分布均匀、高分散的Al-MCM-41纳米分子筛的制备方法具有重要意义。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，在水热条件下，以阳离子表面活性剂为模板剂，通过Al的引入制备含骨架Al的纳米MCM-41分子筛，该方法具有原料易得、操作简单、重复性好、该分子筛具有高分散、水热稳定性强、有序性好、比表面积高等特点。本专利技术的目的将通过以下技术方案得以实现：一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，包括以下步骤：S1.将模板剂和铝源溶解于水得溶液a；S2.将溶液a中加入无机碱或氨溶液，调节pH至碱性，得溶液b；S3.在慢速搅拌的条件下，缓慢加入硅源于溶液b，得悬浊液；S4.将悬浊液老化，转入水热晶化釜中，在100-150℃温度下晶化10-48小时得晶化液；S5.将晶化液进行固液分离、干燥、550℃焙烧，即得。上述的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其中，步骤S1中所述溶解条件温度为0-80℃，该步骤的目的是使形成的分子筛形貌规则。上述的一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其中，所述模板剂为C10-C20的长链季铵盐或季铵碱，优选十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氢氧化铵；所述铝源为铝溶胶、异丙醇铝、偏铝酸钠、硫酸铝或硝酸铝，优选为异丙醇铝或偏铝酸钠。上述的一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其中，步骤S2中所述无机碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾；所述氨溶液为氨水溶液或氨醇溶液，优选为氢氧化钠、氨水溶液或氨醇溶液。上述的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其中，步骤S2中所述pH为9-14。上述的一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其中，步骤S3中所述硅源为有机硅酸酯、水玻璃、硅溶胶；其中，所述有机硅酸酯为正硅酸乙酯。上述的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其中，步骤S4中所述老化时间为10-24小时。上述的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其中，步骤S5中所述干燥条件为100℃、10-12小时，所述焙烧时间为6-12小时。上述的一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其中，所述模板剂与所述硅源的摩尔比为0.1-1.5∶1；所述铝源与所述硅源的摩尔比为0.005-0.05∶1；所述水与所述硅源的摩尔比为100-500∶1。一种根据制备方法制得的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛。与现有技术相比，本专利技术提供的一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，达到的技术效果是：1、本专利技术经过水热过程，水热稳定性强，可用于化工反应的高温高压过程；2、本专利技术所得含骨架Al的MCM-41呈现高分散均匀球形，粒径小于30nm，比表面积高、孔径在2-4纳米，可应用在光学材料、传感器、大分子载体等领域；3、本专利技术并未采用复杂的双模板剂或助模板剂，工艺简单，重现性好，非常适合工业化生产；4、本专利技术通过特定的温度控制硅源水解，形成微小晶核，加入无机碱或氨溶液促进晶化过程，再通过水热时间短，结晶过程短，经济性突出，得到的分子筛粒径小，其用于反应的催化性能更好，就可以实现晶化时间短、晶粒小、结晶度高且高分散的含骨架Al的MCM-41的分子筛。以下便结合实施例及附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使技术方案更易于理解、掌握。附图说明图1是实施例2制备的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的SEM图；图2是实施例2制备的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的XRD图；图3是实施例2制备的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的孔径分布图；图4是实施例2制备的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的铝核磁共振图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行说明，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，下面实施例并非用以限制本专利技术的专利范围，凡未脱离本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分散含骨架Al的纳米MCM‑41分子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将模板剂和铝源溶解于水得溶液a；S2.将溶液a中加入无机碱或氨溶液，调节pH至碱性，得溶液b；S3.在慢速搅拌的条件下，缓慢加入硅源于溶液b，得悬浊液；S4.将悬浊液老化，转入水热晶化釜中，在100‑150℃温度下晶化10‑48小时得晶化液；S5.将晶化液进行固液分离、干燥、550℃焙烧，即得。

【技术特征摘要】
1.一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将模板剂和铝源溶解于水得溶液a；S2.将溶液a中加入无机碱或氨溶液，调节pH至碱性，得溶液b；S3.在慢速搅拌的条件下，缓慢加入硅源于溶液b，得悬浊液；S4.将悬浊液老化，转入水热晶化釜中，在100-150℃温度下晶化10-48小时得晶化液；S5.将晶化液进行固液分离、干燥、550℃焙烧，即得。2.根据权利要求1所述的高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述溶解条件温度为0-80℃。3.根据权利要求2所述的一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其特征在于，所述模板剂为C10-C20的长链季铵盐或季铵碱，优选十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氢氧化铵；所述铝源为铝溶胶、异丙醇铝、偏铝酸钠、硫酸铝或硝酸铝，优选为异丙醇铝或偏铝酸钠。4.根据权利要求1所述的一种高分散含骨架Al的纳米MCM-41分子筛的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述无机碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾；所述氨溶液为氨水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张堃，温鹏宇，李伟，
申请(专利权)人：苏州智烃新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32