本发明专利技术公开了一种ZSM-5分子筛的制备方法，该方法用极性分子即十六烷基三甲基溴化铵对层状硅酸盐Na-kenyaite进行插层，得到Na-kenyaite-CTAB插层复合物，再以四烷基氢氧化铵为模板剂合成ZSM-5型分子筛，将产物进行剥层处理后得到薄片状的ZSM-5分子筛晶体。本发明专利技术通过插层过程使得层间距扩大并保持一定的距离避免相互融合，在晶化过程中，控制生长速度，使分子筛能沿着层状物的层板成核生长，反应结束后，除去模板剂和极性分子，最终在得到分子筛的同时，层状物的二维结构也得以保留，大大提高了大分子反应物与活性酸中心的可接触性，改善反应性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分子筛的制备方法，具体是一种以层状硅酸盐kenyaite为原料，合成具有二维层状结构的ZSM-5分子筛，插入氧化硅物种后，焙烧得到完美保留层状有序结构的自柱撑的ZSM-5分子筛；若将产物直接进行剥层处理后，可以得到薄片状ZSM-5晶体。
技术介绍
由于层状硅酸盐中含有可交换的层间阳离子和硅羟基反应位点(S1-0H/Si0_)，它们展现出丰富多彩的反应特性。由于层间阳离子的存在，使得其它无机/有机分子通过交换能够进入层间，称之为插层和离子交换反应。层间的硅羟基与合适的官能团发生反应形成共价键，类似的反应有 缩聚，硅烷化和酯化等。在层状硅酸盐的研究中，研究做多的是层间环境的修饰，通过插层和嫁接的过程将新的官能团引入层间，在一定反应条件下新官能团分子与层间硅羟基发生相互作用而固定在层间，这种相互作用可以是共价键，正负电荷吸引和氢键等等，得到的插层/嫁接复合物具有特殊的功能。Kuroda等人以kanemite为起始原料,将十六烧基三甲基铵离子(C16TMA)通过离子交换进入层间，得到中间体C16TMA-kanemite,之后通过二次交换和酸处理过程将聚氧乙烯烧基醚(Poly(oxyethylene) alkyl ether, C16EO10)引入层间，得到C16E01(|-kanemite复合物，它对水和癸烧有可逆吸附作用(Takahash1.N.;Tamura;H;Mochizuki, D;Kimura, T.;Kuroda, K.Langmuir 2007, 23, 10765.)。作者认为C16TMA, C16EO10以及层间硅物种的相互作用促进C16EOltl有效进入层间。许多新型的层状结构材料，比如PLS，HLS, KLS等等都能通过这些层状硅酸盐转化而来，在这个过程中，层状硅酸盐在碱性条件下全部溶解，只是充当硅源的作用。在Na-kanemite - TMAOH - water -1, 4-dioxane 的合成体系中，Kooli 发现 kanemite 在 15CTC下能转化成一种新的层状娃酸盐结构一KLS-3。KLS-3的生成是通过kanemite层结构的破坏，在TMA的导向作用下重结晶得到的(Kooli, F.J.Mater.Chem.2002，12，1374.)。层状娃酸盐也能合成有序介孔材料,特别是kanemite,它的层板厚度最小,所以具有一定的“柔韧性”，能够在表面活性剂的“引导”下弯曲成与表面活性剂胶束尺寸相近的介孔结构。Inagaki等人以十六烧基三甲基铵(C16TMA)作为插层试剂,通过离子交换进入kanemite层间，得到的C16TMA/kanemite插层复合物在高温下焙烧除去有机物,最后得到具有规整孔结构的产物。Kimura等人亦是采用kanemite和C16TAM这个反应体系,在pH <6的情况下合成了一种具有正方形的孔结构介孔材料一KSW2 (Kimura, T.; Kamata, T.;Fuziwaraj M.; Takanoj Y.; Kanedaj M.; Sakamoto, Y.; Terasakij 0.; Sugaharaj Y.;Kurodaj K.Angew.Chem.1nt.Ed.2000，39，3855.)。层状硅酸盐的另一用途是合成各种类型的分子筛，如MF1、MEL、FER和MOR等。Schwieger等人利用常见的层状娃酸盐(kanemite),经过模板剂TEAOH插层后，采用蒸汽辅助的干胶法合成 Beta 分子筛(Selvam, T.; Aresipathi, C.; Mabande, G.T.P.;Toufar, H.; Schwieger, ff.J.Mater.Chem.2005, 15, 2013.)。与传统的合成方式相比，该方法所用的模板剂TEAOH量较少(TEA0H/Si02 = 0.11 - 0.23)，合成成本低廉。Mikamizu等人以kanemite为原料，在TPAOH的导向下合成Silicalite-1 (Salou,M.; Kiyozumi, Y.; Mizukami, F.; Kooli, F.J.Mater.Chem.2000, 10, 2587.)。作者发现在离子交换过程中，kanemite的层结构被破坏地越多，产物的结晶度越好。该课题组也合成过含招的magadiite,并以哌唳为模板剂,通过重新晶化得到高娃FER(Si/Al=15-18) (Ρ -Borbely, G.; Beyer, H.K.; Kiyozumi, Y.; Mizukami, F.MicroporousMesoporous Mater.1998, 22, 57.)。由此可见，在层状硅酸盐合成分子筛的工作中，层状物只是起到提供硅源的作用，层板上的硅物种在碱的作用下溶解下来，与体相中的铝源和模板剂相互作用，发生结构重排而得到不同类型的分子筛。所以层结构都是无法保留的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有 技术的不足而提供的一种ZSM-5分子筛的制备方法，该方法在得到分子筛的同时，层状物的二维结构也得以保留，大大提高大分子反应物与活性酸中心的可接触性，改善反应性能。本专利技术的目的是这样实现的: 一种ZSM-5分子筛的制备方法，该方法包括以下具体步骤: a)极性分子对层状娃酸盐Na-kenyaite进行插层 将层状硅酸盐Na-kenyaite和极性分子分散在水中，混合物置于20 100°C加热并搅拌，过滤、干燥后得到插层样品；其中层状硅酸盐Na-kenyaite与水的质量比为0.02 0.10 ;层状娃酸盐Na-kenyaite与极性分子的质量比为0.5 2.0 ; b)制备ZSM-5型分子筛 将步骤a)所得的插层样品与偏铝酸钠固体、去离子水和有机模板剂混合，在室温下搅拌使其混合均匀，在高温下晶化3 15天，得到的产物经过分离和洗涤后，在80°C下干燥得ZSM-5型分子筛；其中有机模板剂与氧化硅的摩尔比为0.05 0.20 ;体系硅铝比为40 200 ；H20/Si02比为5 30 ;所述有机模板剂为四丙基氢氧化铵(TPAOH)； c)将ZSM-5型分子筛进行柱撑 取步骤b)分子筛产物与正硅酸四乙酯(TEOS)混合，于室温下搅拌12小时，接着抽滤，用去离子水洗涤一次，放于室温下干燥；接着将干燥的样品与去离子水按质量比1: 5 20的比例混合，置于90°C油浴下加热搅拌12小时后，抽滤、洗涤、干燥，最后将样品在550°C下焙烧4小时，得柱撑的ZSM-5型分子筛；其中TEOS与分子筛的质量比为5 10 ; d)将ZSM-5型分子筛进行剥层 将步骤b)分子筛产物与TPAOH溶液和CTAB溶液混合，加热搅拌，超声，离心，洗涤，最后在80°C下干燥，得薄片状ZSM-5型分子筛晶体；其中CTAB溶液的浓度为10 50 wt.%，TPAOH溶液的浓度为15 25 wt.%，剥层温度为60 100°C ；ZSM-5分子筛，TPAOH和CTAB的质量比为1:0.3 0.5:1.0 5.0。所述步骤a)的极性分子为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或十六烷基三甲基氯化铵(CTACl)。本专利技术以层状硅酸盐Na-kenyait本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ZSM?5分子筛的制备方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：a）极性分子对层状硅酸盐Na?kenyaite进行插层将层状硅酸盐Na?kenyaite和极性分子分散在水中，置于20～100℃加热并搅拌，过滤、干燥后得到插层样品；其中层状硅酸盐Na?kenyaite与水的质量比为0.02～0.10；层状硅酸盐Na?kenyaite与极性分子的质量比为0.5～2.0；所述极性分子为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵；b）制备ZSM?5型分子筛将步骤a）所得的插层样品与偏铝酸钠固体、去离子水和有机模板剂混合，在室温下搅拌使其混合均匀，在高温下晶化3～15天，得到的产物经过分离和洗涤后，在80℃下干燥得ZSM?5型分子筛；其中有机模板剂与氧化硅的摩尔比为0.05～0.20；体系硅铝比为40～200；H2O/SiO2比为5～30；所述有机模板剂为四丙基氢氧化铵；c）将ZSM?5型分子筛进行柱撑取步骤b）分子筛产物与正硅酸四乙酯混合，于室温下搅拌12小时，接着抽滤，用去离子水洗涤一次，放于室温下干燥；接着将干燥的样品与去离子水按质量比1?:?5～20的比例混合，置于90℃油浴下加热搅拌12小时后，抽滤、洗涤、干燥，最后将样品在550℃下焙烧4小时，得柱撑ZSM?5型分子筛；其中正硅酸四乙酯与分子筛的质量比为5～10；d）将ZSM?5型分子筛进行剥层将步骤b）分子筛产物与TPAOH溶液和CTAB溶液混合，加热搅拌，超声，离心，洗涤，最后在80℃下干燥，得薄片状ZSM?5分子筛晶体；其中CTAB溶液的浓度为10～50?wt.%，TPAOH溶液的浓度为15～25?wt.%，剥层温度为60～100℃；ZSM?5分子筛、TPAOH和CTAB的质量比为1:0.3～0.5:1.0～5.0。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王一萌，吴瑛，何鸣元，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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