[发明专利]薄层ZSM-5分子筛聚集体及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种薄层ZSM‑5分子筛聚集体及其合成方法和应用。该薄层ZSM‑5分子筛聚集体的合成方法包括：将模板剂T1、硅源和水混合，得到物料A；将模板剂T2、铝源和水混合，得到物料B；将物料A和物料B分两路通入胶体磨中，经停留时间后，再进行老化，得到待晶化液体；待晶化液体在密闭晶化釜中，经动态低温晶化，得到薄层ZSM‑5分子筛聚集体。本发明方法具有合成步骤简便，易于工业化。本发明薄层ZSM‑5分子筛聚集体中，薄层分子筛的厚度在50nm以下，可用于烃类裂解反应过程中。

技术领域

本发明属于沸石分子筛合成技术领域，具体为一种薄层ZSM-5分子筛聚集体及其合成方法以及在烃类裂解反应中的应用。

背景技术

分子筛晶粒大小和形貌是影响反应物分子在分子筛晶体内的扩散和反应活性。因此，晶粒大小和形貌不同，ZSM-5催化剂表现出不同的催化效果。比如片状形貌ZSM-5沸石(沿a轴方向生长相对较快，即(010)晶面较大，而沿b轴方向生长较慢，(100)晶面较小，截面呈长方形)相比于常规形貌沸石，表现出良好的催化性能和优异的抗积碳能力。可以说，分子筛形貌及其取向的调控对其实际应用效果有着重要的影响。

CN97100145.6公开了一种合成ZSM-5分子筛的方法。该方法是将原料水玻璃加热至40℃至沸腾温度，再将酸化的铝盐溶液加入到该已加热的水玻璃中，加或不加分子筛晶种，所得反应混合物的总组成符合(3～11)Na₂O：Al₂O₃：(20～100)SiO₂：(500～1500)H₂O的摩尔配比，然后将该反应混合物按常规方法水热晶化；该方法可使ZSM-5分子筛合成时的单釜产率提高100％以上，而且所得产品的结晶度和比表面积高于常规无机法产品而接近于有机模板剂方法获得的产品。CN200910169617.5公开了一种ZSM-5沸石的合成方法，包括将无定形二氧化硅固体硅源、铝酸盐铝源、水以及ZSM-5合成母液混合，然后于温度110～200℃下晶化8～24小时，晶化后的混合物经过滤、洗涤、干燥后得ZSM-5沸石，该方法工艺简单，单釜产率高、晶化时间短，可减少母液排放或实现母液零排放，合成及操作成本较低；所得到的ZSM-5沸石B酸量高，L酸量低。上述专利方法晶化时间长，而且并未提及所合成的ZSM-5分子筛的形貌。

CN201310020530.8公开了一种ZSM-5沸石合成方法。该方法使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。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。该方法合成过程趋于复杂，需要通过剥层才能得到片层分子筛，而且该方法晶化时间长，成本高。

发明内容

本发明提供了一种新的薄层ZSM-5分子筛聚集体及其合成方法。该方法具有合成步骤简便，易于工业化，且可以得到厚度在50nm以下的薄层分子筛的特点。

本发明第一方面提供了一种薄层ZSM-5分子筛聚集体，其中，各薄层分子筛向外呈无序单分散，向内聚集在一起，构成薄层ZSM-5分子筛聚集体；所述的薄层分子筛的厚度在50nm以下。

上述技术方案中，所述的薄层ZSM-5分子筛的厚度在20nm以下，更优选地，厚度在10nm以下，在2nm以上。

本发明第二方面提供了一种薄层ZSM-5分子筛聚集体的合成方法，包括：

(1)将模板剂T1、硅源和水混合，得到物料A；

(2)将模板剂T2、铝源和水混合，得到物料B；