[发明专利]一种IM-5分子筛纤维及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种IM-5分子筛纤维及其合成方法，属于无机材料制备领域。 

背景技术

微孔分子筛材料具有规则的孔道、较大的表面积广泛应用于吸附、分离、化工、催化等领域。近年来，一些新型结构的分子筛材料已经不断被合成出来。 

IM-5分子筛是以双季铵盐为模板剂合成的一种新型沸石。IM-5分子筛与ZSM-5的孔道结构类似，拥有二维10MR交错孔道，且热稳定和水热稳定性较高，在石蜡裂化、正丁烯异构化、合成气制汽油等石油化工领域具有较强的催化应用前景。 

Journal of Molecular Catalysis A: Chemical，2000，162：175-189，以1,1'-(戊甲撑)二(1-甲基吡咯烷鎓)溴化物为模板剂，在添加溴化钠促进剂的条件下，175℃静态水热条件晶化10天得到IM-5分子筛。 

Journal of Catalysis 215 (2003) 151-170，以1,1'-(戊甲撑)二(1-甲基吡咯烷鎓)溴化物为模板剂，在160℃动态水热条件下晶化14天得到IM-5分子筛。 

CN1234012A、CN11406120C公开了IM-5分子筛及其合成方法。通过添加额外的NU-88粉末为晶种，在170℃下水热晶化8天得到高结晶度的IM-5分子筛。 

通过研究上述现有技术合成的IM-5产物可知，所得IM-5分子筛在形貌上为二维棒状，棒的直径一般为50nm以上，长度一般为200-2000nm，长径比一般为2-15。对二维棒状分子筛而言，棒的长径比决定了分子筛的外周晶面与截面晶面的比例关系。长径比愈大，则外周晶面面积愈大，截面晶面面积越小。目前可知，晶体材料某种晶面具有针对性的反应活性，则该晶面暴露越多，则其对应的反应的选择性就越高。因此，通过二维棒状分子筛的长径比，控制它的外围晶面与截面晶面的比例关系，可以提高相应晶面的反应选择性。 

发明内容

本发明提供了一种合成IM-5分子筛纤维的方法。根据本发明的方法，通过向反应体系中加入阳离子表面活性剂使其与有机模板剂发生协同作用，可以合成IM-5分子筛纤维。 

本发明IM-5分子筛纤维，形状为纤维状，纤维状IM-5分子筛的直径在15-30nm范围内，长度在200-1500nm范围内，长径比在20-100范围内。 

本发明的IM-5分子筛纤维的合成方法如下： 

（1）将碱源、模板剂、铝源、水、硅源和阳离子表面活性剂混合均匀，在适宜温度下搅拌混合物生成溶胶；

（2）将步骤（1）的混合物在水热反应釜中升温至160-185℃水热晶化7-12天后，取出并分离固体产物，干燥后得到IM-5分子筛，其形状为纤维状。

步骤（1）中，搅拌温度为20-70℃，优选为55-65℃，搅拌时间为1-24小时，优选为3-12小时。 

步骤（1）中，所述的模板剂为1,1'-(戊甲撑)二(1-甲基吡咯烷鎓)溴化物，英文名称为1,1'-(Pentamethylene)bis(1-methylpyrrolidinium)，结构式为： 

所述铝源为硝酸铝、氯化铝或硫酸铝，优选为硝酸铝。所述的碱源为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂，优选为氢氧化钠。所述的硅源为白炭黑、硅酸、硅醇盐、硅溶胶或硅胶，优选为白炭黑。所述的表面活性剂为碳链长度为12-16的阳离子季铵盐，其对应的阴离子为溴离子或氯离子，优选为溴离子。所述的碳链长度为12-16的阳离子季铵盐，包括但不限于十六烷基三甲基溴化铵，十四烷基三甲基溴化铵，十二烷基三甲基溴化铵。

步骤（1）中，反应混合物的以下列物质计的摩尔配比为： 

SiO₂/Al₂O₃为50-70

R/SiO₂为0.15-0.3，R指模板剂

H₂O/SiO₂为40-60

OH^-/SiO₂为0.70-0.75

阳离子表面活性剂的用量以整个体系的重量计，含量为0.1%-0.8%

步骤（2）中，水热晶化温度优选为165-175℃。