專利名稱：一種高含鐵量的Fe-MCM-41分子篩的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種高鐵含量的MCM-41分子篩的制備方法。
背景技術(shù)：
1992年美國Mobil公司合成了具有大的比表面積、孔道呈規(guī)則六方形排列并可調(diào)節(jié)的有序介孔分子篩系列M41S(孔徑為1. 6-IOnm) (Nature, 1992, 359 :710-712)，由于它的這些顯著特點，它在催化、吸附、材料等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。為提高其催化活性，需在分子篩骨架上引入雜原子，當硅骨架上引入三價雜原子1 3+后會引起骨架上的電荷不平衡，產(chǎn)生質(zhì)子酸B酸，因此，引入骨架的三價雜原子!^3+的量影響了改性分子篩的催化活性。 含鐵的介孔分子篩在苯或烷烴的選擇氧化，芳烴烷基化和苯酚羥基化等方面具有很好的催化活性能。S. Samanta(Ind. Eng. Chem. Res, 2003,42 :3012-3018)采用控制 pH值為 8-8. 5 以避免產(chǎn)生鐵的氧化物和氫氧化物沉淀的產(chǎn)生，制備了含8. 2wt% Fe的i^e-MCM-41分子篩， Cheng Wu 等(Microporous Mesoporous Mate，2008，113 :163-170)采用溶膠凝膠法和水熱處理相結(jié)合的方法制備了 Fe/Si摩爾比為0. 091的i^e-MCM-41分子篩。分子篩中的鐵含量依然有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種高鐵含量分子篩的制備方法，其目的在于提高其催化活性。2、技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的室溫下將鐵源硝酸鐵和螯合劑溶解在去離子水中攪拌20-60min，加入有機模板劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，攪拌30-120min，加入硅源正硅酸乙酯，攪拌 30min-120min，用無機堿調(diào)節(jié)pH值為7-11，攪拌2-6h。其摩爾組成為CTAB SiO2 = 0. 1-0. 25,TA SiO2 = 0. 05-0. 6,H2O = 70-150，TA 為螯合劑。然后在 90_130°C 自升壓力水熱條件下晶化48-120h，將凈化后產(chǎn)物冷卻至室溫后，抽濾，洗滌至中性，烘干，焙燒得到目標產(chǎn)品。所述的鐵源的螯合劑為酒石酸鈉。所述的無機堿為氫氧化鈉或氨水。所述的焙燒過程是在1 °C /min的條件下程序升溫至500°C _600°C保溫5h。3、優(yōu)點及效果本發(fā)明的方法合成的高含鐵量的介孔分子篩保持了傳統(tǒng)MCM-41的有序介孔孔道的結(jié)構(gòu)特點，同時引入了含量高達的雜原子鐵進入分子篩骨架，從而使分子篩骨架產(chǎn)生更多的B酸和L酸。比表面積為TOO-UOOmY1，孔體積為0. 7-3. Ocm3g4,具有很強的潛在應(yīng)用價值。
四

附圖1為實施例1中的樣品i^e-MCM-41的X射線衍射圖。附圖2為實施例2中的樣品i^e-MCM-41的X射線衍射圖。附圖3為實施例3中的樣品i^e-MCM-41的X射線衍射圖。
五具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步的詳細說明，但并不因此而限制本發(fā)明。以下所用的水均為去離子水；所用的試劑均采用分析純試劑；所得成品的X射線衍射測定是用粉晶衍射測試，所用儀器為日本理學D/max-RA型X射線衍射儀，電壓30kV，電流30mA，掃描范圍0.5°至10° 2 θ ；樣品的比表面積和孔徑分布測試采用Micromeritics 公司的ASAP 2010型表面積和孔徑分析儀，測試前樣品在300°C真空下前處理5h，測試樣品在液氮溫度77K下的氮氣吸附脫附等溫線，比表面積采用Brunauer-Emmett-Teller (BET) 法計算，孔徑分布和孔體積采用Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法計算。X射線熒光分析 (XRF)采用Philips公司Magix-601型X射線熒光光譜儀。實施例1室溫下將一定量的硝酸鐵和酒石酸鈉(TA)溶于去離子水中攪拌40min，加入有機模板劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，攪拌60min，滴加正硅酸乙酯，攪拌60min后用NaOH 溶液調(diào)節(jié)PH值為9，連續(xù)攪拌池后將反應(yīng)得到的乳濁液轉(zhuǎn)移入聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)罐中，在110°C下靜態(tài)晶化96h。反應(yīng)物的摩爾組成比為CTAB SiO2 = 0. 2,Fe (NO3)3 SiO2 =0. 15,H2O SiO2= 100,TA S^2 = 0. 3。產(chǎn)物晶化完成后，冷卻至室溫，抽濾，洗滌至濾液PH為7，80°C干燥，以1°C /min的速率升溫至550°C，保溫6h即得成品。XRF表征該成品中含11.75襯％!^，隊吸附脫附等溫線法測得樣品比表面積為98711^_1，孔體積為2. OcmY1。 該成品的X射線衍射圖見附圖1。實施例2室溫下將一定量的硝酸鐵和酒石酸鈉(TA)溶于去離子水中攪拌40min，加入有機模板劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，攪拌60min，滴加正硅酸乙酯，攪拌60min后用NaOH 溶液調(diào)節(jié)PH值為9，連續(xù)攪拌池后將反應(yīng)得到的乳濁液轉(zhuǎn)移入聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)罐中，在110°C下靜態(tài)晶化96h。反應(yīng)物的摩爾組成比為CTAB SiO2 = 0. 2,Fe (NO3)3 SiO2 =0. LH2O SiO2 = 100,TA SiO2 = 0. 產(chǎn)物晶化完成后，冷卻至室溫，抽濾，洗滌至濾液PH為7，80°C干燥，以1°C /min的速率升溫至550°C，保溫6h即得成品。XRF表征該成品中含7. 3#t%!^，N2吸附脫附等溫線法測得樣品比表面積為1182!! -1,孔體積為1. Scm3gA 該成品的X射線衍射圖見附圖2。實施例3室溫下將一定量的硝酸鐵和酒石酸鈉(TA)溶于去離子水中攪拌40min，加入有機模板劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，攪拌50min，滴加正硅酸乙酯，攪拌IOOmin后用NaOH 溶液調(diào)節(jié)PH值為9，連續(xù)攪拌池后將反應(yīng)得到的乳濁液轉(zhuǎn)移入聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)罐中，在110°C下靜態(tài)晶化60h。反應(yīng)物的摩爾組成比為CTAB SiO2 = 0. 2,Fe (NO3)3 SiO2 =0. 15,H2O SiO2= 125,TA SW2 = 0. 3。產(chǎn)物晶化完成后，冷卻至室溫，抽濾，洗滌至濾液PH為7，80°C干燥，以1°C /min的速率升溫至550°C，保溫6h即得成品。XRF表征該成品中含11. 26wt%Fe,N2吸附脫附等溫線法測得樣品比表面積為924πι 孔體積為0. Qcm3g-10 該成品的X射線衍射圖見附圖3。
權(quán)利要求
1.一種高含鐵量的i^-MCM-41分子篩的制備方法，該類分子篩的主要特征在于其在全硅分子篩骨架內(nèi)弓丨入雜原子狗，分子篩骨架中的鐵含量高達7wt % -Hwt %。
2.按照權(quán)利要求1所述分子篩，其特征在于所述分子篩骨架中鐵含量為 4wt% _Hwt%，分子篩的比表面積為700-1200m2g4，孔體積為0. 7-3. Ocm3g^10
3.按照權(quán)利要求1所述分子篩的制備方法，其特征在于該高含鐵量的i^e-MCM-41分子篩的制備步驟包括(1)室溫下將鐵源硝酸鐵和螯合劑TA溶解在去離子水中攪拌20-60min，加入有機模板劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，攪拌30-120min，加入硅源正硅酸乙酯，攪拌 30min-120min,滴加氫氧化鈉或氨水調(diào)節(jié)pH值為7_11，攪拌2H TA為酒石酸鈉，反應(yīng)混合物的摩爾組成為 CTAB SiO2 = 0. 1-0. 25, TA SiO2 = 0. 05-0. 6,H2O SiR = 70-150。(2)步驟(1)的乳濁液在自升壓力水熱條件下晶化，其晶化溫度為90-130°C，晶化時間為 48-120h。(3)步驟O)的晶化過程結(jié)束后，將反應(yīng)物冷卻為至室溫后，抽濾，洗滌至中性，烘干， 500-600 V焙燒得到目標產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明是一種高鐵含量的Fe-MCM-41分子篩的制備方法。本發(fā)明通過水熱合成法，采用酒石酸鈉(TA)作為鐵離子的螯合劑，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為有機模板劑，正硅酸乙酯為硅源，攪拌30min-120min，用無機堿調(diào)節(jié)pH值為7-11，攪拌2-6h。其摩爾組成為CTAB∶SiO2＝0.1-0.25，TA∶SiO2＝0.05-0.6，H2O∶SiO2＝70-150。然后在90-130℃自升壓力水熱條件下晶化48-120h，將凈化后產(chǎn)物冷卻至室溫后，抽濾，洗滌至中性，烘干，在1℃/min的條件下程序升溫至500℃-600℃保溫5h。此法可將鐵離子直接引入骨架制備出鐵含量高達7wt％-14wt％Fe的介孔分子篩，此分子篩具有均一的孔徑，比表面積為700-1200m2g-1，孔體積為0.7-3.0cm3g-1。
文檔編號C01B39/48GK102211781SQ20101013802
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者李保山, 袁濤紅 申請人:北京化工大學