[发明专利]一种改善沸石分散性降低沸石平均粒径的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在温和条件下，利用超声波空化作用将沸石团聚体解聚的方法，同时用碱溶液溶解粘合在分子筛颗粒之间的无定形成分，并通过碱对沸石表面刻蚀作用，在沸石颗粒之间形成空气膜，使大块沸石团聚体解开。该方法有效的阻止了沸石颗粒再团聚，在保持沸石晶体结构的同时明显降低沸石颗粒度。

背景技术

沸石因其具有特殊的孔道结构，已经作为催化剂和催化剂载体得到广泛应用。由于小晶粒沸石具有更大的外表面积，孔道更为短小，在很多反应中作催化剂或者载体时无论催化性能还是催化剂的寿命均有较大程度的提高(B.Vogel et al.Cata.Lett.2002，79，107-112)。因此，广大科研工作者在小晶粒沸石的合成方面投入了大量精力；然而由于静电引力、毛细管作用以及无定形体的粘接，使本来粒径较小的沸石颗粒粘结团聚成粒径很大的团聚体(W.Song et al.Langmuir，2004，20，8301-8306)。关于沸石分散性的研究大部分是针对其在某一领域具体应用来进行(美国专利6533855和美国专利5800603)，因而具有一定应用局限性和操作复杂性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备高分散小晶粒沸石的方法，特别是一种一种改善沸石分散性降低沸石平均粒径的方法。

本发明的目的是在保持沸石晶体的结构完整的前提下在，应用超声波的空化作用将沸石团聚体解团聚体分散开，应用碱液将无定形体溶解并在沸石表面刻蚀微细凹槽，在沸石颗粒之间形成空气膜，使沸石以更小颗粒状态存在，从而降低沸石的平均粒径。

一种改善沸石分散性降低沸石平均粒径的方法，其特征在于将沸石加入到碱液中，并且还要在超声波的条件下分散，将浆料抽滤后洗涤、干燥；碱液中分散条件为碱液的浓度为0.1～6摩尔/升，超声波的分散条件为功率范围在50W～600W，频率范围在20～40kHz，总的分散时间为10～240min，分散温度为30～80℃。

在本发明中可以将沸石直接加入碱液中，再经超声波分散，也可以将沸石加入到去离子水中先进行超声波分散后再加入碱或碱溶液形成碱液后将沸石在碱液和超声波分散条件下分散。

本发明还提供一种优选的制备高分散小晶粒沸石的方法，其特征在于将沸石加入到去离子水中，搅拌下用功率范围在50W～600W，频率范围在20～40kHz的超声波分散10～60min，然后加入碱或碱溶液，形成碱液，使碱液的浓度为0.1～6摩尔/升。将沸石在碱液和超声波分散条件下升温至30～80℃，并保持10～240min，然后将浆料抽滤后洗涤、干燥。

本发明中并不限定沸石的种类，如可以为ZSM-5型沸石也可以是Y型沸石等。如为ZSM-5型沸石，沸石的硅铝比最好在25∶1～1000∶1。沸石所含的阳离子可以为Na⁺，K⁺，NH⁴⁺，Ca²⁺或H⁺，实验证明，不同的阳离子并不影响本发明的的效果，故不加限定。

本发明中所使用碱可以是碱金属盐、氢氧化物，如可以是Na₂CO₃、K₂CO₃、NaOH、KOH等，优选为NaOH，碱溶液可以是它们的水溶液。超声波分散时的温度最好为30～80℃，优选为30～70℃。因为在较高的温度下处理沸石，容易使碱液对沸石发生作用，可以有效解决沸石的团聚问题。但是，温度过高，会使碱液破坏沸石的骨架结构，使沸石的结晶度有所降低。而在较低的温度下处理沸石，沸石骨架结构可以比较完美地得以保留，但是温度过低，使得碱液对沸石的作用大大减弱，不能很好地解决沸石的团聚问题。因此需要在适宜的温度下进行处理。沸石的处理量最好为5～40g沸石/100毫升碱液。

浆料抽滤、洗涤、干燥过程、条件采用本领域通用的方法，如可以用去离子水洗涤至中性，将滤饼置于烘箱中，在120℃下干燥4h。本发明并不特别限定其条件，普通的洗涤、干燥过程即可。

在很多催化反应中，选用小晶粒沸石作为催化剂的活性组分具有明显优势，在很多研究中报道由于小晶粒沸石具有很高的外表面积和抗积炭能力，从而明显降低了沸石催化剂的失活速度，这就保证了催化剂具有良好的活性和选择性，并且可以提高催化剂的稳定性和水热稳定性。因而对于小晶粒沸石的合成引起了广大科研工作者的关注。