[发明专利]粒径分布可控的纳米ZSM-5分子筛的合成方法

说明书

本发明属于沸石分子筛合成技术领域，具体为一种粒径分布可控的纳米ZSM‑5分子筛的合成方法。本发明主要使用预反应母液，通过对预反应母液进行特定水热处理，之后加入搅拌，一步制备ZSM‑5沸石，同时选择合适的补充硅源及铝源，调节其与预反应母液比例，调节产物平均尺寸及粒径分布。本发明合成步骤简便，易于工业化。样品XRD显示所得产物为ZSM‑5分子筛，结晶度良好。所得纳米ZSM‑5样品粒径分布可控。

技术领域

本发明属于沸石分子筛合成技术领域，具体涉及一种粒径分布可控的纳米ZSM-5分子筛的合成方法。

背景技术

纳米沸石受到人们的广泛关注。这主要是由于纳米沸石具有两个突出优点：(1)具有更大的外表面积，使更多的活性中心得到暴露，使催化剂效率得到充分发挥；(2)具有更多的在外部的孔口，有效地消除扩散效应，不易被沉积。在传统的小分子催化反应中，纳米沸石的短孔结构可以减少对于反应物和产物的扩散限制，并且抑制“积炭”的发生，提高沸石催化剂的活性和寿命。

CN201510309675.9公开了一种纳米ZSM-5分子筛催化剂及制备、使用方法：将硅源、铝源、模板剂、结构助剂、添加剂、碱、水混合、搅拌配制成前驱体水溶液，再晶化、固液分离、焙烧得到分子筛原粉；再与铵盐溶液混合搅拌、过滤再多次与铵盐溶液混合搅拌、过滤后焙烧得到氢型ZSM-5分子筛；再与金属前驱体溶液混合、干燥、焙烧制得芳构化催化剂。

CN201310179941.1涉及一种以硅藻土为原料制备纳米ZSM-5沸石的方法，主要解决以往技术中合成ZSM-5沸石所需原料价格昂贵、产品ZSM-5沸石颗粒粒径大的问题，提供一种利用廉价硅藻土为硅、铝原料合成ZSM-5沸石的方法。通过采用先将硅藻土、导向剂、碱和去离子水制成原料混合物，再将原料混合物在60～200℃条件下水热晶化24～480小时得纳米ZSM-5沸石的技术方案较好的解决了该问题，可用于纳米ZSM-5沸石的工业制备中。

CN201310507311.2涉及一种纳米ZSM-5分子筛的制备方法。该方法在合成小晶粒ZSM-5分子筛的基础上，再添加十二烷基硫酸钠、三乙基己基磷酸、甲基戊醇分散剂中的一种或几种，在碱性条件下采用空气搅拌通过水热合成法制备，最后经过离心、干燥、焙烧后得到纳米ZSM-5分子筛。

CN200810204150.9公开了一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法，将偏铝酸钠或硫酸铝、硅溶胶或水玻璃、氢氧化钠和异丙胺制成反应混合物，再将反应混合物进行水热晶化，最后水热晶化好的反应混合物经常规的过滤、洗涤、干燥、焙烧，得纳米ZSM-5分子筛。所合成的ZSM-5分子筛晶粒截面的平均直径不大于100nm，具有较高的比表面积，生产流程短。

CN201010588177.X公开了一种制备纳米ZSM-5分子筛的方法，包括制备前驱体、晶化、过滤、干燥和焙烧；采用两步法制备前驱体：无模板剂法制备混合溶液和搅拌滴加法制备混合胶液；焙烧后获得的分子筛粒度为50-100纳米。无模板剂法制备混合溶液是将反应器中的NaOH、NaAlO₂和去离子水以每分钟200-300的转速搅拌2-4小时，水浴温度为摄氏60-90度，获得混合均匀的混合溶液；NaOH、NaAlO₂和去离子水的质量比为10∶(3-6)；(320-380)。搅拌滴加法制备混合胶液是对混合溶液继续进行搅拌的同时，按容积比向溶液中缓慢滴加硅溶胶，当硅溶胶滴加完后获得混合胶液；所述混合溶液与硅溶胶的容积比为200∶(115-135)。

以上专利所述方法中，很难实现粒径均匀且粒径分布区间可调控的纳米ZSM-5分子筛的制备，例如，CN201010588177.X的制备方法，虽然可得到粒度为50-100纳米的分子筛，但粒径分布区间不可调控，且其制备过程复杂繁琐，不利于工业化生产。

因此，特别需要一种纳米ZSM-5分子筛的合成方法，以在简单的制备过程中实现粒径均匀且粒径分布区间可控的纳米ZSM-5分子筛的合成。

发明内容