[发明专利]一种纳米ZSM-5分子筛的制备方法

说明书

本发明提供一种纳米ZSM‑5分子筛的制备方法，包括以下步骤：1）将铝源溶液和硅源溶液混合并老化得到分子筛母液；2）将步骤1）得到的分子筛母液烘干并研磨成粉末；3）将步骤2）得到的粉末、水和模板剂混合、晶化。本发明的制备方法通过二次引入模板剂，突破现有技术的H₂O/SiO₂比合成区间，干凝胶转化合成出结晶良好的15~100纳米ZSM‑5分子筛，优选廉价的小分子有机胺作为模板剂，而且在不添加晶种的条件下仍然可以获得所述ZSM‑5分子筛。本发明的制备方法成本低，工艺简单，能耗低，无废液产生，得到的分子筛颗粒均匀，且粒径可控，产率接近100%，在吸附分离及催化领域具有极大的工业化应用潜力。

技术领域

本发明涉及分子筛的制备领域，特别是涉及一种纳米ZSM-5分子筛的制备方法。

背景技术

分子筛具有有序的微孔结构，在催化、吸附分离等领域有广泛的应用。ZSM-5具有二维十元环孔道，其一为十元环直孔道，另一为具有Zigzag形状的十元环孔道：孔道结构为0.51纳米×0.55纳米([100]方向)和0.53纳米×0.56纳米([010]方向)，属于正交晶系。

ZSM-5广泛应用于石油化工、煤化工和精细化工等催化领域。在催化反应中，纳米尺寸的分子筛具有很多优势，包括暴露的更多有效的活性中心，缩短扩散路径，增大外比表面积，提高容碳能力等。因此合成纳米ZSM-5对催化领域有着重要意义。

目前，水热法是合成分子筛最常用的方法，但该方法在合成纳米分子筛时往往采用昂贵的季铵盐作为模板剂，并且产生大量的有机废液，对环境造成污染。随着经济社会的发展，纳米分子筛的绿色合成成为一种长远发展的战略。因此，干凝胶转化及蒸汽辅助法的优势得以体现，该方法产率高，模板剂消耗量低，且无有机废液产生，是一种环境友好型方法。

专利CN201611211990.9采用季铵盐作为模板剂，体系中H₂O/SiO₂＝5-100，以不同的干燥方法，蒸汽辅助转化制得结晶良好的50纳米以上ZSM-5分子筛。但是该方法要得到纳米级ZSM-5分子筛需要昂贵的季铵盐作为模板剂。

专利201210005448.3以工业ZSM-5为晶种，冷冻干燥得到干胶，体系中H₂O/SiO₂＝3-25，在易挥发有机胺及水蒸气中得到微米级ZSM-5分子筛。但该方法采用易挥发有机胺作为模板剂，加入晶种后仍不能合成纳米级的ZSM-5分子筛。

专利201210140809.5以乙二胺或季铵盐作为模板剂，体系中H₂O/SiO₂＝10-200，制备出结晶良好的ZSM-5分子筛，但该方法也未合成出纳米级的ZSM-5分子筛。

专利CN201510769109.6将凝胶与大孔碳混合，蒸汽辅助转化条件下合成出纳米ZSM-5分子筛。但该方法需要首先制备大孔碳，操作步骤非常复杂。

专利CN201510118187.X采用季铵盐作为模板剂，在氨水和乙醇体系中蒸汽辅助转化制备出HZSM-5分子筛。

专利CN201611106938.7采用氨水和低级醇作为模板剂，蒸汽辅助转化制备出HZSM-5分子筛。

专利CN201310512650采用气相法将干凝胶转化合成ZSM-5/Silicalite-1核壳型分子筛。