[发明专利]一种大孔-微孔分子筛催化剂ZSM-5的制备方法

说明书

本发明目的在于提供一种大孔‑微孔分子筛催化剂ZSM‑5的制备方法。将ZSM‑5分子筛结构导向剂、铝源与乙醇混合，超声处理得到混合溶液；向混合溶液中加入硅源，搅拌得到干胶；所得干胶进行水热反应，得到大孔‑微孔ZSM‑5分子筛；用乙醇洗涤后在60‑80℃干燥，高温焙烧去除结构导向剂；干燥后进行铵交换，得到所述大孔‑微孔分子筛催化剂ZSM‑5。本发明中开发的分子筛大孔孔径可通过改变使用的介孔氧化硅颗粒的尺寸进行调节，利用特定尺寸的介孔氧化硅可以合成得到具有特定大孔孔径的分子筛，同时由于其大孔的存在提高了暴露在外比表面的催化活性中心，缩短了物质传输的路径，提高了分子筛的催化活性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种大孔-微孔分子筛催化剂ZSM-5的制备方法。

背景技术

ZSM-5分子筛由于其独特的晶体孔道结构、可调变的酸性以及良好的水热稳定性等特点，使其具有特殊的“择形”催化及吸附分离性能，在石油化工、精细化工和环境保护等各个领域都有非常广泛的应用。但传统的ZSM-5分子筛受限于其微孔尺寸(孔径＜2nm)，使大分子进入和扩散逸出其孔道都比较困难，且扩散阻力也较大，明显制约了它在大分子催化转化中的应用，因此如何解决传统ZSM-5分子筛的存在的上述问题成为了其应用研究中的主要方面。

通过在沸石分子筛体系中引入多级孔道结构，将大孔孔道优良的物质传输性能与微孔沸石分子筛相结合制备大孔-微孔分子筛，为解决ZSM-5分子筛的上述应用瓶颈提供了全新的思路。由于其大孔孔道的引入，提高了反应物在催化体系中的扩散及传输性能，减少了反应物与催化活性位点的接触时间，提高反应效率。同时大孔结构的引入可以大大提高分子筛催化剂的比表面积和孔容，增加了暴露在外比表面的有效催化活性中心数目，从而有效提高了分子筛催化剂的催化活性。

到目前为止，现有的大孔-微孔沸石分子筛的研究主要是通过模板剂在引入大孔或介孔结构，存在合成方法较复杂，模板剂成本较高的问题。除此之外，在这些研究主要集中在大孔-微孔结构的构筑，对于实现大孔-微孔孔径和有序度的可控调节鲜有报道。因此开发出一种简单易行的制备大孔-微孔分子筛催化剂的方法，同时能够实现孔道属性要的可控调节具有重要的研究意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种减少结构导向剂用量，且能够实现大孔-微孔可控调节的分子筛催化剂ZSM-5的制备方法。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种大孔-微孔分子筛催化剂ZSM-5的制备方法，包括以下步骤：

1)将ZSM-5分子筛结构导向剂、铝源与乙醇混合，超声处理得到混合溶液；

2)向混合溶液中加入硅源，搅拌得到干胶；

3)所得干胶进行水热反应，得到大孔-微孔ZSM-5分子筛；

4)所得ZSM-5分子筛用乙醇洗涤后在60-80℃干燥，高温焙烧去除结构导向剂；

5)干燥后的ZSM-5分子筛材料进行铵交换，得到所述大孔-微孔分子筛催化剂ZSM-5。

按上述方案，步骤1中所述分子筛结构导向剂为四丙基氢氧化铵；铝源为偏铝酸钠、仲丁醇铝或硫酸铝。

按上述方案，步骤1中所述超声温度为20-40℃，超声时间为5-20min。

按上述方案，步骤2中所述硅源为介孔氧化硅粉末，其粒径为100-900nm，孔径大小为2-3nm。

按上述方案，通过选择不同粒径介孔氧化硅粉末实现大孔-微孔分子筛催化剂ZSM-5孔径的调节。

按上述方案，步骤2中硅源与混合溶液中铝源的摩尔比为(50-200):1。

按上述方案，步骤3中水热反应温度为150-180℃，水热反应时间为18-32h。