本發(fā)明涉及一種合成納米Beta分子篩的方法,具體的說(shuō)是一種高效低成本合成納米尺度Beta分子篩的方法,屬于分子篩催化材料合成領(lǐng)域。
背景技術(shù):
沸石分子篩由于具有高比表面積,良好的熱和水熱穩(wěn)定性,適度的酸性,豐富均一的微孔,表面性質(zhì)可調(diào)等性能,被廣泛地用作催化劑、吸附劑、離子交換劑和新型功能材料。目前,工業(yè)上使用的分子篩晶粒尺寸一般為微米級(jí)。隨著油品質(zhì)量升級(jí)和原油的日趨劣質(zhì)化,微米分子篩的缺點(diǎn)也逐步放大,如物質(zhì)的內(nèi)擴(kuò)散阻力過(guò)大,催化活性不足等。小晶粒尤其是納米分子篩恰好可以解決這些難題。一般將納米分子篩晶體粒度限制在100nm以?xún)?nèi),由于納米沸石的晶粒極小,使外表面積明顯增加,晶體內(nèi)孔道縮短,外露孔口增多,從而使其具有更高的反應(yīng)活性,更強(qiáng)的效吸附能力,對(duì)于那些因受擴(kuò)散限制而難以發(fā)生、或反應(yīng)物或產(chǎn)物分子大小與沸石孔口尺寸相近的反應(yīng),納米分子篩表現(xiàn)出更佳的優(yōu)越性。
納米分子篩一般采用常規(guī)的水熱晶化合成法制備,相對(duì)于常規(guī)微米沸石的制備,合成難度大,并且難以過(guò)濾收集產(chǎn)品,造成生產(chǎn)成本高,不易規(guī)?;a(chǎn)。影響納米沸石合成的因素很多,包括模板劑種類(lèi)和用量,硅源鋁源等原料的性質(zhì),成膠方式,晶化方法等因素都會(huì)影響沸石晶體粒度的大小。如Lianhui Ding等在“Nanocrystalline zeolite beta:The effect of template agent on crystal size”(Materials Research Bulletin,2007,42:584–590)的文章中,提到了一種納米Beta分子篩的合成方法。該合成方法中所用的鋁源就是純金屬鋁,金屬鋁必須在四乙基氫氧化銨溶液中經(jīng)過(guò)預(yù)先溶解,再經(jīng)過(guò)成膠,最后水熱晶化合成出Beta沸石。但是合成產(chǎn)物的晶體粒度只有在TEAOH/SiO2(摩爾比)高于0.6時(shí)才處于納米尺度范圍,低于0.6只能得到微米級(jí)別的Beta沸石。
專(zhuān)利CN1730391A納米尺寸硅酸鹽基孔材料的微波合成方法,其技術(shù)特征是在微波環(huán)境中合成納米尺度的沸石產(chǎn)物。該方法的優(yōu)點(diǎn)是合成時(shí)間短,但是缺點(diǎn)卻十分突出,就是必須使用微波這種特殊設(shè)備,致使合成成本過(guò)高;并且目前沸石合成工業(yè)中尚無(wú)工業(yè)化的微波設(shè)備,此技術(shù)的工業(yè)化前景十分渺茫。
專(zhuān)利CN101205072A一種低硅鋁比β沸石的合成方法,其技術(shù)特征是以beta沸石為初始原料,再與鋁源、模板劑等按照一定比例混合,最終合成出納米尺度的beta沸石產(chǎn)品。由于該方法必須使用大量的常規(guī)beta沸石作為原料來(lái)制備納米beta沸石,因此合成成本非常昂貴;如果算上常規(guī)beta沸石合成步驟,其操作過(guò)程就更加繁瑣。
另外還有一些專(zhuān)利技術(shù),采用在沸石的合成體系中加入添加劑來(lái)合成納米beta沸石。如專(zhuān)利US 6827924 Process for the preparation of nanocrystalline zeolite beta,公開(kāi)了一種納米beta沸石的合成方法,其主要特征是合成體系不含堿金屬離子,模板劑為四乙基氫氧化銨,所用的添加劑為有毒的甲醇、甲苯等有機(jī)物。
專(zhuān)利CN101717092A一種納米級(jí)高比表面Beta沸石制備方法,其主要特征是在反應(yīng)體系中引入堿金屬氯化物,特別是引入劇毒的甲醇等有機(jī)溶劑添加劑,因此極易危害到操作人員的健康與安全。
專(zhuān)利CN1324762A一種小晶粒β沸石的合成方法,其技術(shù)特征有三個(gè),一是所用硅源為多孔硅膠,二是在反應(yīng)體系中添加多元醇型表面活性劑或潤(rùn)滑油等,三是采用不同溫度的分段晶化法。
專(zhuān)利CN101182004A一種納米分子篩的制備方法,其技術(shù)特征是合成原料除了使用常規(guī)的硅鋁源,有機(jī)模板劑外,還使用了餾分油,表面活性劑等作為添加劑,可以合成出小于100nm的beta沸石。但是該方法由于使用了餾分油等粘性的添加劑,會(huì)增加納米沸石產(chǎn)品分離的難度,無(wú)疑會(huì)造成生產(chǎn)成本的上升。
P.R.Hari Prasad Raoa在“Crystallization of high silica BEA by dry gel conversion”(Applied Catalysis A:General ,1998 ,166:97-103)的文章中,采用氣相合成來(lái)法納米Beta分子篩,具體的操作步驟是:按照0.014~0.092Na2O:20~100SiO2:0~0.033A12O3:0.16~0.5TEAOH摩爾比例將白炭黑、硫酸鋁、水和四乙基氫氧化銨混合均勻,再經(jīng)過(guò)干燥制成干膠。然后將干膠放在特殊的合成反應(yīng)器的上部,反應(yīng)器的下部放置少量的水,干膠和水不相互接觸,最后在加熱的條件下合成出Beta分子篩。該合成方法中,在TEAOH:SiO2=0.2左右配比條件下,Beta沸石粒徑約60nm;在其它配比條件下沸石粒徑會(huì)遠(yuǎn)高于納米尺度。
專(zhuān)利CN103043681A一種納米層狀ZSM-5沸石分子篩的制備方法,采用微乳法液制備納米ZSM-5沸石。制備步驟是:按配比配制沸石前驅(qū)體溶液,將配制好的沸石前驅(qū)體溶液與油相、表面活性劑、助表面活性劑按一定的比例混合制備W/O微乳液,然后靜態(tài)晶化,合成出分子篩薄層厚度為30nm左右ZSM-5沸石。但是這種方法的效果也較差,在高溫晶化過(guò)程中,合成凝膠也容易高溫?zé)徇\(yùn)動(dòng)突破微乳液的束縛,導(dǎo)致大顆粒分子篩的生成。
目前納米分子篩方法很多,但是合成過(guò)程中仍存在許多問(wèn)題需要解決。其中一個(gè)是合成所需有機(jī)模板劑用量過(guò)多,合成成本過(guò)高的問(wèn)題。雖然有些技術(shù)給出的模板劑用量的配比范圍很寬,但經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)在低模板劑用量的時(shí)候,合成產(chǎn)物的尺度往往會(huì)超出納米尺度。還有一些技術(shù)采用添加劑的方法來(lái)合成納米沸石,但是又會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染和危及人體健康的問(wèn)題。還有,納米分子篩產(chǎn)品收集的問(wèn)題難以解決。由于納米晶體粒徑過(guò)小,很難像普通微米分子篩那樣采用常規(guī)的過(guò)濾法收集,一般需要采用離心法收集,這又大大提高了納米分子篩的生產(chǎn)成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有納米分子篩技術(shù)的不足,尤其是模板劑用量過(guò)多以及產(chǎn)品難以收集的問(wèn)題,本發(fā)明提供一種合成納米Beta分子篩的方法,可以無(wú)有機(jī)模板劑合成分子篩,采用傳統(tǒng)過(guò)濾法收集產(chǎn)品,大大降低納米分子篩的合成成本。
本發(fā)明提供一種納米Beta分子篩的合成方法,所述分子篩晶體結(jié)構(gòu)為Beta分子篩,不含其它晶體雜質(zhì),其晶體粒度小于100nm,所述方法包括以下步驟:
(1)將Beta分子篩加入到堿溶液中,其中堿溶液與Beta分子篩的液固質(zhì)量比為0.01~0.1:1,攪拌混合后,密閉條件下在80~180℃條件下處理0.5~8.0h,所得懸濁液產(chǎn)物即為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑;
(2)將無(wú)機(jī)堿、硅源、鋁源和水按照摩爾比6~35Na2O:25~120SiO2:A12O3:600~3500H2O的比例混合,然后加入步驟(1)得到的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑混合均勻;
(3)將步驟(2)得到的凝膠與大孔碳混合后超聲波處理10~60min,接著在50~100℃條件下攪拌處理至粘稠狀態(tài),然后在80~180℃條件下干燥,直至水分完全蒸發(fā);
(4)將步驟(3)得到的混合物裝入反應(yīng)器,再加入定量的水,然后密閉反應(yīng)器進(jìn)行晶化反應(yīng),反應(yīng)溫度為80~180℃,反應(yīng)時(shí)間為10~96h;
(5)將步驟(4)得到的固體產(chǎn)物過(guò)濾洗滌干燥,然后在氧氣或空氣氣氛中焙燒后得到納米Beta分子篩。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(1)中Beta分子篩為常規(guī)Beta分子篩,其SiO2/A12O3摩爾比為10~100。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(1)中堿溶液是NaOH、KOH和LiOH水溶液中的一種或幾種的混合溶液,所述堿溶液的濃度為0.1~5 mol/L,優(yōu)選為0.5~2 mol/L。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(1)中堿溶液與Beta分子篩的液固質(zhì)量比為0.03~0.06:1,攪拌混合后,密閉條件下在100~140℃條件下處理2.0~4.0h,所得懸濁液產(chǎn)物即為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(2)中所述的無(wú)機(jī)堿是NaOH、KOH、LiOH中的一種或多種;鋁源是鋁酸鈉、硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁中的一種或多種;硅源是白碳黑、硅膠、硅溶膠或水玻璃中的一種或多種。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(2)中所述物料摩爾比為8~30Na2O:30~100SiO2:A12O3:800~3000H2O。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(2)中所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的加入量以Beta分子篩計(jì)與步驟(2)中所加入的硅源以SiO2計(jì)的質(zhì)量比為0.005~0.06:1,優(yōu)選為0.01~0.04:1。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(3)中大孔碳是一種微米級(jí)的碳材料,粒徑為0.5~100μm,優(yōu)選為1~70μm,所述大孔碳的孔徑為20~150nm,優(yōu)選為25~110nm,更優(yōu)選為30~110nm。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(3)中所述大孔碳通過(guò)如下制備方法得到:(a)將碳酸鈣與堿液混合,在50~90℃下攪拌處理,然后過(guò)濾,過(guò)濾得到的固體物質(zhì)在300~500℃下熱處理1~3h;(b)將經(jīng)步驟(a)處理后的碳酸鈣與水和糖類(lèi)物質(zhì)混合,攪拌10~60min后,超聲波處理1~10h;(c)將步驟(b)得到的溶液在50~100℃下攪拌處理至溶液呈粘稠狀態(tài),然后在50~80℃下干燥,最后置于氮?dú)鈿夥罩性?00~1000℃下炭化處理3~10h;(d)將步驟(c)得到的物質(zhì)與酸溶液混合均勻,在50~200℃下處理1~10h,然后洗滌干燥;(e)將步驟(d)得到的物質(zhì)在氮?dú)鈿夥障?,?00~1000℃高溫處理3~10h,得到大孔碳。
所述碳材料制備方法中,步驟(a)中所述碳酸鈣為納米碳酸鈣,所述納米碳酸鈣的粒徑為30~50nm。所述堿液為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種,所述堿液濃度為0.01~0.1mol/L,碳酸鈣與堿液的質(zhì)量比為1:5~1:50,優(yōu)選1:10~1:20。
所述碳材料制備方法中,步驟(b)中所述糖類(lèi)物質(zhì)為蔗糖、葡萄糖中的一種或兩種,碳酸鈣、糖類(lèi)物質(zhì)、水的質(zhì)量比為0.1~2:1:10~33,優(yōu)選為0.2~1:1:13~26。
所述碳材料制備方法中,步驟(c)中所述的炭化處理在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行,氮?dú)饬魉贋?0~50mL/min,優(yōu)選為15~40 mL/min。所述炭化處理升溫速率為1~10℃/min,以恒定的升溫速率升溫。所述的炭化處理在800~950℃處理4~8h。
所述碳材料制備方法中,步驟(d)中所述的酸溶液為鹽酸或硝酸,酸溶液的質(zhì)量濃度為20~60%。
所述碳材料制備方法中,步驟(d)中所述的處理?xiàng)l件為在100~180℃下處理2~7h。所述洗滌為用蒸餾水洗滌,所述干燥為在100~140℃下干燥5~15h。
所述碳材料制備方法中,步驟(e)中所述的高溫處理在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行,氮?dú)饬魉贋?0~50mL/min,優(yōu)選為15~40 mL/min。所述高溫處理升溫速率為1~10℃/min,以恒定的升溫速率升溫。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(3)中大孔碳與凝膠干基的重量比為1:1.5~0.1,優(yōu)選為1:1.2~0.2。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(3)中所述超聲波處理時(shí)間為20~40min;攪拌處理溫度為60~90℃;所述的干燥溫度為100~150℃。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(4)中物料摩爾配比為:4~10Na2O:25~120SiO2:A12O3:15~300H2O,優(yōu)選為3~8Na2O:30~100SiO2:A12O3: 20~200H2O。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(4)中所述晶化反應(yīng)溫度為100~150℃,反應(yīng)時(shí)間為20~80h。
本發(fā)明合成納米Beta分子篩的方法中,步驟(4)中所述洗滌為用蒸餾水洗滌,所述干燥為在100~140℃下干燥5~15h,焙燒為300~600℃下焙燒1~5h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較,本發(fā)明提供的合成納米Beta分子篩的方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明提供的合成方法可以在無(wú)機(jī)模板劑條件下合成出納米Beta分子篩,不僅結(jié)晶度高,而且不含其它晶體雜質(zhì)。本發(fā)明方法制備的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,含有大量高活性的Beta沸石的次級(jí)結(jié)構(gòu)以及其他特征籠型結(jié)構(gòu)單元。這些次級(jí)結(jié)構(gòu)單元以其他特征籠型結(jié)構(gòu)單元可以直接作為Beta分子篩生長(zhǎng)的晶核,或者具有很強(qiáng)的誘導(dǎo)作用對(duì)Beta分子篩的生長(zhǎng)起到導(dǎo)向作用。與使用Beta分子篩直接作晶種相比,本發(fā)明結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的導(dǎo)向作用更強(qiáng),所以可以替代有機(jī)模板劑,在無(wú)有機(jī)模板劑的條件下合成高結(jié)晶度的Beta分子篩。
(2)本發(fā)明方法中,將合成凝膠與特制的大孔碳混合,把凝膠限制在大孔碳的納米孔道中進(jìn)行晶化反應(yīng),可以有效使分子篩晶體的尺寸限制在納米尺度范圍內(nèi)。并且,由于納米分子篩處于大孔碳的約束中,與大孔碳形成微米級(jí)別的大顆粒,就可以采用常規(guī)的過(guò)濾操作來(lái)洗滌未反應(yīng)的原料等雜質(zhì),避免使用離心分離這樣的高耗能的產(chǎn)品收集方式。所述大孔碳的孔性質(zhì)至關(guān)重要,當(dāng)孔徑過(guò)大時(shí),凝膠在大孔孔道中晶化時(shí)由于高溫?zé)徇\(yùn)動(dòng)容易脫離孔道的束縛逃離到大孔碳外部的自由空間中晶化,形成大晶粒分子篩,無(wú)法合成出納米分子篩。
(3)本發(fā)明方法中,步驟(2)中所述處理方法是在加熱條件下攪拌,使混合物中的水分緩慢蒸發(fā),直至溶液變?yōu)檎吵頎顟B(tài);然后再進(jìn)行進(jìn)一步干燥處理,是一種動(dòng)態(tài)干燥和靜態(tài)干燥的組合。由于大孔碳和合成凝膠之間存在較大的密度差異,容易發(fā)生相分離現(xiàn)象。如果采用常規(guī)的靜態(tài)干燥的方式,就會(huì)有大部分合成凝膠無(wú)法進(jìn)入大孔碳的孔道內(nèi)部。在晶化反應(yīng)過(guò)程中,這部分凝膠會(huì)在大孔碳外的自由空間中晶化為大晶?;蚓o密粘聯(lián)在一起的小粒徑分子篩,最終無(wú)法合成出晶體尺度均一納米分子篩產(chǎn)品。
(4)本發(fā)明方法中,以經(jīng)堿液處理和熱處理的碳酸鈣作為硬模板,可以得到所需要的碳材料,采用本發(fā)明方法預(yù)處理碳酸鈣,可以使碳酸鈣的表面電性質(zhì)發(fā)生變化,促使一部分單分散形態(tài)的碳酸鈣發(fā)生聚集,使數(shù)個(gè)碳酸鈣粒子聚集形成微型聚集狀態(tài),以便于形成大孔孔道所需的模板。并且最后通過(guò)對(duì)碳材料進(jìn)行高溫處理來(lái)降低材料的表面積,達(dá)到調(diào)節(jié)表面積和孔結(jié)構(gòu)的作用,還可以提高材料的機(jī)械強(qiáng)度。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例1得到的納米Beta分子篩的XRD譜圖。
圖2為實(shí)施例1得到的納米Beta分子篩的TEM照片。
圖3為比較例2得到的納米Beta分子篩的XRD譜圖。
圖4為比較例2得到的納米Beta分子篩的TEM照片。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述合成Beta分子篩的方法予以詳細(xì)的描述,但并不局限于實(shí)施例。本發(fā)明實(shí)施例中使用的硅鋁原料、酸、堿及溶劑等均為分析純化學(xué)試劑,所用碳酸鈣的粒度為40nm左右。
實(shí)施例1
大孔碳材料的制備:
(a)將150g碳酸鈣與5000mL 0.05mol/L氫氧化鈉溶液混合,在70℃條件下攪拌2h;然后進(jìn)行過(guò)濾,得到的固體樣品在500℃條件下干燥2.5h;
(b)向步驟(a)得到的碳酸鈣中加入7000mL蒸餾水和300g蔗糖,攪拌30min后超聲波處理5h。
(c)將步驟(b)制備的溶液置于70℃水浴中攪拌處理,使水分蒸發(fā)至溶液變?yōu)檎吵頎顟B(tài);然后于70℃條件下干燥;最后將樣品置于管式爐中,通入氮?dú)?,氮?dú)饬魉贋?0mL/min;以11℃/min從室溫升溫至900℃,恒溫5h;
(d)將步驟(c)得到的物質(zhì)與5000mL 50%的鹽酸溶液混合均勻,在140℃條件下處理6h,最后用水洗滌至中性,在100℃條件下干燥10h,
(e)將步驟(d)得到的樣品置于管式爐中,通入氮?dú)?,氮?dú)饬魉贋?0mL/min;以5℃/min升溫至900℃,恒溫5h,即制備出碳材料。
實(shí)施例2
(1)取4g Beta分子篩、1mol/L的NaOH溶液100mL置于燒杯中,于室溫條件下攪拌30min,轉(zhuǎn)入一密閉反應(yīng)釜中,于烘箱中120℃處理4h。所得懸濁液即為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,待用。
(2)取2.5 g氫氧化鈉、0.5 g鋁酸鈉置于50 mL蒸餾水中,劇烈攪拌直至全部溶解。再緩慢添加7 g 白炭黑,劇烈攪拌30 min。然后加入2.5mL 上步所制的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,劇烈攪拌30 min。
(3)將步驟(2)得到的合成凝膠與8g實(shí)施例1所制備的大孔碳混合,超聲波處理30min;接著在60℃條件下攪拌處理至粘稠狀態(tài);然后在110℃條件下干燥,直至水分完全蒸發(fā)。
(4)然后將將步驟(3)所得混合物置于反應(yīng)器中,再加入5 mL水。然后密閉反應(yīng)器,將反應(yīng)器置于烘箱中140℃晶化50h。然后將固體產(chǎn)物過(guò)濾洗滌至中性,在100℃條件下干燥10h,最后在空氣氣氛中500℃焙燒3h,所得樣品編號(hào)為CL1,所得樣品XRD譜圖和TEM照片如圖1和圖2所示,為純凈的納米Beta分子篩,不含其它雜質(zhì),樣品性質(zhì)見(jiàn)表1。
實(shí)施例3
(1)取4g Beta分子篩、1mol/L的NaOH溶液80mL置于燒杯中,于室溫條件下攪拌30min,轉(zhuǎn)入一密閉反應(yīng)釜中,于烘箱中125℃處理4h。所得懸濁液即為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,待用。
(2)取2 g氫氧化鈉、0.6 g鋁酸鈉置于50 mL蒸餾水中,劇烈攪拌直至全部溶解。再緩慢添加5.7 g 白炭黑,劇烈攪拌30 min。然后加入2.5mL 上步所制的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,劇烈攪拌30 min。
(3)將步驟(2)得到的合成凝膠與8g實(shí)施例1所制備的大孔碳混合,超聲波處理30min;接著在70℃條件下攪拌處理至粘稠狀態(tài);然后在120℃條件下干燥,直至水分完全蒸發(fā)。
(4)然后將將步驟(3)所得混合物置于反應(yīng)器中,再加入20 mL水。然后密閉反應(yīng)器,將反應(yīng)器置于烘箱中150℃晶化45h。然后將固體產(chǎn)物過(guò)濾洗滌至中性,在100℃條件下干燥10h,最后在空氣氣氛中500℃焙燒3h,所得樣品編號(hào)為CL2,為純凈的納米Beta分子篩,不含其它雜質(zhì),樣品性質(zhì)見(jiàn)表1。
實(shí)施例4
(1)取5g Beta分子篩、1mol/L的NaOH溶液100mL置于燒杯中,于室溫條件下攪拌25min,轉(zhuǎn)入一密閉反應(yīng)釜中,于烘箱中130℃處理3.5h。所得懸濁液即為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,待用。
(2)取2.5 g氫氧化鈉、0.45 g鋁酸鈉置于50 mL蒸餾水中,劇烈攪拌直至全部溶解。再緩慢添加8 g硅膠,劇烈攪拌30 min。然后加入3.5mL 上步所制的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,劇烈攪拌30 min。
(3)將步驟(2)得到的合成凝膠與15g實(shí)施例1所制備的大孔碳混合,超聲波處理30min;接著在60℃條件下攪拌處理至粘稠狀態(tài);然后在110℃條件下干燥,直至水分完全蒸發(fā)。
(4)然后將將步驟(3)所得混合物置于反應(yīng)器中,再加入12 mL水。然后密閉反應(yīng)器,將反應(yīng)器置于烘箱中150℃晶化80h。然后將固體產(chǎn)物過(guò)濾洗滌至中性,在100℃條件下干燥10h,最后在空氣氣氛中500℃焙燒3h,所得樣品編號(hào)為CL3,為純凈的納米Beta分子篩,不含其它雜質(zhì),樣品性質(zhì)見(jiàn)表1。。
實(shí)施例5
(1)取3g Beta分子篩、1mol/L的NaOH溶液100mL置于燒杯中,于室溫條件下攪拌30min,轉(zhuǎn)入一密閉反應(yīng)釜中,于烘箱中115℃處理4h。所得懸濁液即為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,待用。
(2)取3 g氫氧化鈉、0.6 g鋁酸鈉置于50 mL蒸餾水中,劇烈攪拌直至全部溶解。再緩慢添加7.5 g 白炭黑,劇烈攪拌30 min。然后加入5mL 上步所制的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,劇烈攪拌30 min。
(3)將步驟(2)得到的合成凝膠與10g實(shí)施例1所制備的大孔碳混合,超聲波處理25min;接著在65℃條件下攪拌處理至粘稠狀態(tài);然后在130℃條件下干燥,直至水分完全蒸發(fā)。
(4)然后將將步驟(3)所得混合物置于反應(yīng)器中,再加入12 mL水。然后密閉反應(yīng)器,將反應(yīng)器置于烘箱中140℃晶化65h。然后將固體產(chǎn)物過(guò)濾洗滌至中性,在100℃條件下干燥10h,最后在空氣氣氛中500℃焙燒3h,所得樣品編號(hào)為CL4,為純凈的納米Beta分子篩,不含其它雜質(zhì),樣品性質(zhì)見(jiàn)表1。
比較例1
按照常規(guī)水熱合成法,取0.8 g氫氧化鈉溶解于100 mL TEAOH中,待溶解完全后加入1.5 g鋁酸鈉,劇烈攪拌直至全部溶解。再緩慢添加24 g 白炭黑,劇烈攪拌3h。然后裝入反應(yīng)器中,密閉反應(yīng)器,將反應(yīng)器置于烘箱中140℃晶化60h。然后將所得產(chǎn)物用高速離心機(jī)多次離心洗滌至中性(常規(guī)過(guò)濾操作無(wú)法進(jìn)行)。接著在100℃條件下干燥10h,最后在空氣氣氛中500℃焙燒3h,所得樣品編號(hào)為CL5,為的納米Beta分子篩,樣品性質(zhì)見(jiàn)表1。
比較例2
按照實(shí)施例2的物料配比,沒(méi)有攪拌干燥環(huán)節(jié)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
(1)取4g Beta分子篩、1mol/L的NaOH溶液100mL置于燒杯中,于室溫條件下攪拌30min,轉(zhuǎn)入一密閉反應(yīng)釜中,于烘箱中120℃處理4h。所得懸濁液即為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,待用。
(2)取2.5 g氫氧化鈉、0.5 g鋁酸鈉置于50 mL蒸餾水中,劇烈攪拌直至全部溶解。再緩慢添加7 g 白炭黑,劇烈攪拌30 min。然后加入2.5mL 上步所制的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,劇烈攪拌30 min。
(3)將步驟(2)得到的合成凝膠與8g實(shí)施例1所制備的大孔碳混合,超聲波處理30min;接著在110℃條件下干燥,直至水分完全蒸發(fā)。
(4)然后將將步驟(3)所得混合物置于反應(yīng)器中,再加入5 mL水。然后密閉反應(yīng)器,將反應(yīng)器置于烘箱中140℃晶化50h。然后將固體產(chǎn)物過(guò)濾洗滌至中性,在100℃條件下干燥10h,最后在空氣氣氛中500℃焙燒3h,所得樣品編號(hào)為CL6,所得樣品XRD譜圖和TEM照片如圖3和圖4所示,為Beta分子篩,但是晶體粒徑分布不均,既含有小于100nm的小晶體,也包含大量尺寸超過(guò)100nm的大晶體,樣品性質(zhì)見(jiàn)表1。
比較例3
按照實(shí)施例2的物料配比,有攪拌干燥環(huán)節(jié)但是沒(méi)有加入大孔碳進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
(2)取2.5 g氫氧化鈉、0.5 g鋁酸鈉置于50 mL蒸餾水中,劇烈攪拌直至全部溶解。再緩慢添加7 g 白炭黑,劇烈攪拌30 min。然后加入2.5mL 上步所制的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,劇烈攪拌30 min。
(3)將步驟(2)得到的合成凝膠與8g實(shí)施例1所制備的大孔碳混合,超聲波處理30min;接著在60℃條件下攪拌處理至粘稠狀態(tài);然后在110℃條件下干燥,直至水分完全蒸發(fā)。
(4)然后將將步驟(3)所得混合物置于反應(yīng)器中,再加入5 mL水。然后密閉反應(yīng)器,將反應(yīng)器置于烘箱中140℃晶化50h。然后將固體產(chǎn)物過(guò)濾洗滌至中性,在100℃條件下干燥10h,最后在空氣氣氛中500℃焙燒3h,所得樣品編號(hào)為CL7,所得樣品為Beta分子篩,但晶體尺度大于100nm,不屬于納米分子篩,樣品性質(zhì)見(jiàn)表1。
表1 為實(shí)施例和比較例所得Beta分子篩性質(zhì)
注: 表1所給的相對(duì)結(jié)晶度是以CL1的結(jié)晶度為參考。