專利名稱：一種納米zsm-5分子篩的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種納米ZSM-5分子篩 的合成方法。
背景技術(shù)：
ZSM-5分子篩是由美國Mobil公司于1972年首次合成的(U S 3， 702， 886)。因其具有特殊的孔道結(jié)構(gòu)和催化性能、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和水熱 穩(wěn)定性而受到國內(nèi)外石油化工界的重視，己廣泛應(yīng)用于催化裂化、芳構(gòu)化、 垸基化、歧化等非常重要的工業(yè)化工過程。然而，高催化效率要求催化劑盡 可能具有多的表面活性中心和短的物質(zhì)傳遞路徑，因而納米分子篩的研究與 開發(fā)應(yīng)用成為了提升石油煉油、石油化工等催化領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要標(biāo)志。
一般來說，合成ZSM-5分子篩的方法分為使用有機(jī)堿做結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的有 胺法合成和不使用有機(jī)堿做結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的無胺法合成。在無胺法合成中，無 機(jī)堿氫氧化鈉是一種良好的導(dǎo)向ZSM-5合成的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑。
分子篩的形成主要包括兩個(gè)過程， 一是合成體系中構(gòu)成分子篩骨架原子 的前驅(qū)體在結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的作用下形成特定結(jié)構(gòu)的分子篩晶核，二是形成的晶 核在體系中進(jìn)一步生長。為了得到納米化的分子篩， 一般的方法是在分子篩 合成的溶膠凝膠體系中盡量形成多的晶核，或降低晶核生長的速率，或在限 域空間中進(jìn)行晶核的形成和生長。為了達(dá)到分子篩納米化的目的，上述方法 中均需對現(xiàn)有的溶膠凝膠合成分子篩體系進(jìn)行大幅度的調(diào)變，這增加了操作 的重復(fù)性和后處理過程的復(fù)雜性。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是推出一種納米ZSM-5分子篩的合成方法，是 基于通過簡單方法來干擾晶核生長的研究而提出。即在現(xiàn)有的ZSM-5分子篩 合成的溶膠凝膠合成體系中引入導(dǎo)向ZSM-23分子篩的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑-有機(jī)堿異 丙胺，通過控制其用量，使該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的導(dǎo)向作用處于似成非成的亞穩(wěn)狀 態(tài)，從而干擾已形成的主晶相晶核的生長，達(dá)到合成納米ZSM-5分子篩的目 的。
本發(fā)明具有合成過程簡單、操作平穩(wěn)、易于工業(yè)化生產(chǎn)，和合成的ZSM-5 分子篩具有截面的平均直徑不大于lOOnm的棒狀結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明的具體技術(shù)方案是-
一種納米ZSM-5分子篩的合成方法，它包括下述具體步驟 第一步制備反應(yīng)混合物
按摩爾比鋁源中的ai2o3 :硅源中的Si02:堿源中的NaOH :有機(jī)堿h2o 為(0.01 0.05) : i : (o. i o. 2) : (o. i i.o) : (8 50)備料，所述的鋁源 是偏鋁酸鈉或硫酸鋁，所述的硅源是硅溶膠或水玻璃，所述的堿源是氫氧化 鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺，制備反應(yīng)混合物，先將鋁源加入到堿源的水溶 液中，攪拌均勻，加入硅源，攪拌均勻，加入有機(jī)堿，攪拌均勻，得到反應(yīng) 混合物。
第二步水熱晶化
將第一步制得的反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱晶化，溫度和
時(shí)間分別為130 20(TC和12小時(shí) 5天，水熱晶化好的反應(yīng)混合物經(jīng)常規(guī)的 過濾、洗滌、干燥、焙燒后得產(chǎn)品，納米ZSM-5分子篩。
本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于第一步中，所述的摩爾比為鋁源
中的aia :硅源中的Si02:堿源中的NaOH :有機(jī)堿:仏0為(0. oi o.025):1 : (0. 12 0. 15) : (0.2 0. 5) : (10 25);第二步中，水熱晶化溫度為 150 180°C，時(shí)間為18小時(shí) 3天。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)
① 、合成的ZSM-5分子篩晶粒截面的平均直徑不大于100nm，具有較高 的比表面積。
② 、生產(chǎn)流程短，成本低，利于工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。


圖1為實(shí)施例1制得的納米ZSM-5分子篩的掃描電鏡照片圖
具體實(shí)施例方式
所有實(shí)施例均按上述技術(shù)方案的操作步驟進(jìn)行操作，每個(gè)實(shí)施例僅羅列 關(guān)鍵的技術(shù)數(shù)據(jù)。 實(shí)施例1
第一步中，所述的摩爾比為鋁源中的ai2o3 :硅源中的Si02:堿源中的 NaOH :有機(jī)堿:h2o為o. 025 : i : o. 12 : o. 4 : 12，所述的鋁源是偏鋁酸鈉， 所述的硅源是硅溶膠，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。
第二步中，于17(TC水熱晶化3天。得到的納米ZSM-5分子篩的掃描電 鏡照片圖參閱圖1，圖中該分子篩晶粒形狀為棒狀結(jié)構(gòu)，晶粒截面的平均 直徑約90nm，長度約400nm。 實(shí)施例2
第一步中，所述的摩爾比為鋁源中的ai2o3 :硅源中的Si02:堿源中的 NaOH :有機(jī)堿h2o為0.01: 1 : 0.2 : l 0 :20，所述的鋁源是偏鋁酸鈉，所 述的硅源是硅溶膠，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。
第二步中，于170。C水熱晶化3天。得到的納米ZSM-5分子篩的掃描電鏡照片圖與圖l類似，其晶粒截面的平均直徑約85mn。 實(shí)施例3
第一步中，所述的摩爾比為鋁源中的A1A :硅源中的Si02 :堿源中的
NaOH :有機(jī)堿h2o為o. 05: i : o. 2 : i. o : 50，所述的鋁源是偏鋁酸鈉，所 述的硅源是硅溶膠，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。
第二步中，于17(tc水熱晶化3天。得到的納米zsm-5分子篩的掃描電 鏡照片圖與圖l類似，其晶粒截面的平均直徑約90nm。 實(shí)施例4
第一步中，所述的摩爾比鋁源中的ai2o3 :硅源中的Si02:堿源中的 NaOH :有機(jī)堿h2o為0.025 : 1: 0.1: 0.1: 10，所述的鋁源是偏鋁酸鈉， 所述的硅源是硅溶膠，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。
第二步中，于17(tc水熱晶化5天。得到的納米zsm-5分子篩的掃描電 鏡照片圖與圖1類似，其晶粒截面的平均直徑約85nm。 實(shí)施例5
第一步中，所述的摩爾比鋁源中的ai2o3 :硅源中的Si02:堿源中的 NaOH :有機(jī)堿:h2o為0.025 : 1: 0.12: 0.4 : 12，所述的鋁源是硫酸鋁，所 述的硅源是硅溶膠，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。
第二步中，于17(tc水熱晶化3天。得到的納米zsm-5分子篩的掃描電 鏡照片圖與圖1類似，其晶粒截面的平均直徑約95nm。 實(shí)施例6
第一步中，所述的摩爾比為鋁源中的ai2o3 :硅源中的Si02:堿源中的 NaOH :有機(jī)堿h2o為0.025 : 1: 0.12 : 0.4 : 45，所述的鋁源是偏鋁酸鈉，
所述的硅源是水玻璃，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。第二步中，于17(TC水熱晶化3天。得到的納米ZSM-5分子篩的掃描電 鏡照片圖與圖l類似，其晶粒截面的平均直徑約95nm。 實(shí)施例7
第一步中，所述的摩爾比為鋁源中的Al.A :硅源中的Si02 :堿源中的
NaOH :有機(jī)堿H2o為o. 025 : l : o. 12 : 0.4 : 12，所述的鋁源是偏鋁酸鈉， 所述的硅源是硅溶膠，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。
第二步中，于13(TC水熱晶化5天。得到的納米ZSM-5分子篩的掃描電 鏡照片圖與圖1類似，其晶粒截面的平均直徑約80函。 實(shí)施例8
第一步中，所述的摩爾比為鋁源中的ai2o3 :硅源中的si(^ :堿源中的 NaOH :有機(jī)堿:H2o為0.025: 1: 0.12 : 0.4 : 12，所述的鋁源是偏鋁酸鈉， 所述的硅源是硅溶膠，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。
第二步中，于20(TC水熱晶化12小時(shí)。得到的納米ZSM-5分子篩的掃描 電鏡照片圖與圖1類似，其晶粒截面的平均直徑約75nm。 實(shí)施例9
第一步中，所述的摩爾比為鋁源中的ai必硅源中的Si02:堿源中的 NaOH :有機(jī)堿h2o為0.025 : 1 : 0.12 : 0.4 : 12，所述的鋁源是偏鋁酸鈉， 所述的硅源是硅溶膠，所述的堿源是氫氧化鈉，所述的有機(jī)堿是異丙胺。
第二步中，于15(TC水熱晶化4天。得到的納米ZSM-5分子篩的掃描電 鏡照片圖與圖1類似，其晶粒截面的平均直徑約90mn。
權(quán)利要求
1、一種納米ZSM-5分子篩的合成方法，其特征在于該方法包括以下具體步驟
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(l)所述的摩爾比為鋁源中的Am :硅源中的Si02:堿源中的NaOH :有機(jī)堿:仏0為(o. oi o. 025):1 : (0. 12 0. 15) : (0.2 0. 5) : (10 25)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的水熱晶化溫度 為150 180°C，時(shí)間為18小時(shí) 3天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米ZSM-5分子篩的合成方法，屬于無機(jī)化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。該方法先將偏鋁酸鈉或硫酸鋁、硅溶膠或水玻璃、氫氧化鈉和異丙胺制成反應(yīng)混合物，再將反應(yīng)混合物進(jìn)行水熱晶化，最后水熱晶化好的反應(yīng)混合物經(jīng)常規(guī)的過濾、洗滌、干燥、焙燒，得納米ZSM-5分子篩。所合成的ZSM-5分子篩晶粒截面的平均直徑不大于100nm，具有較高的比表面積，生產(chǎn)流程短，成本低，利于工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B39/00GK101428818SQ200810204150
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者何鳴元, 云 凌, 劉月明, 鵬 吳, 吳海虹, 王振東 申請人:華東師范大學(xué)