本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種伊利石微波合成ZSM-5分子篩的方法。

背景技術(shù)：

ZSM-5分子篩具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)、強(qiáng)酸性、良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在烴類的催化裂化、烷基化、歧化、異構(gòu)化等反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的催化性能，受到國內(nèi)外研究工作者的廣泛關(guān)注。ZSM-5分子篩一般由模板劑與硅源、鋁源、礦化劑混合制備而成，傳統(tǒng)制備方法為水熱合成，該方法可制備結(jié)晶度高、形貌均一的ZSM-5分子篩，但同時(shí)具有能耗大和環(huán)境污染等缺點(diǎn)，而微波合成技術(shù)用時(shí)短、能耗低且環(huán)保。因此，采用微波技術(shù)合成ZSM-5分子篩催化劑，成為ZSM-5分子篩較為理想的合成途徑。

伊利石是一種富鉀的2：1型層間缺失的二八面體硅酸鹽云母類粘土礦物，屬于兩個(gè)硅氧四面體夾一個(gè)鋁氧八面體結(jié)構(gòu)。伊利石的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為K_yAl₄(Si_8-y，Al_y)O₂₀(OH)₄，通常1<y<1.5，在可能電荷不平衡的情況下，Ca和Mg可以取代K。伊利石的化學(xué)成分為SiO₂、Al₂O₃、K₂O。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，伊利石為合成沸石分子篩提供硅源與鋁源，相較于化學(xué)原料大大降低了成本，從而成為沸石分子篩的理想合成原料。

目前，端木合順課題組采用陜西淳化某礦的伊利石為原料制備了4A沸石分子篩，在合成過程中外加鋁源以達(dá)到合適的硅鋁比。Mezni課題組用突尼斯天然伊利石制備了X型沸石等沸石分子篩，合成方法為堿熔后熱液反應(yīng)和常規(guī)的熱液合成法。

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)有的以伊利石為原料制備沸石分子篩的相關(guān)文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，伊利石制備4A等沸石分子篩過程中一般需要外加硅源、鋁源等，合成方法為水熱合成，且利用伊利石制備ZSM-5分子篩的研究尚未報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種伊利石微波合成ZSM-5分子篩的方法，解決了伊利石合成沸石分子篩過程中需要外加硅源、鋁源的問題，又克服了傳統(tǒng)水熱合成方法的能耗、污染大的缺點(diǎn)。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：

伊利石微波合成ZSM-5分子篩的方法，具體步驟如下：

(1)將伊利石與堿混合活化，得到堿燒伊利石；

(2)將堿燒伊利石與酸溶液混合，進(jìn)行酸化處理；

(3)將酸化處理過的伊利石與模板劑、蒸餾水混合，于100℃～150℃微波晶化5min～2h，得到晶化產(chǎn)物；將晶化產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干后，得到ZSM-5分子篩。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中的堿為氫氧化鈉或碳酸鈉，所述堿與伊利石的質(zhì)量比為0.5～2：1。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中活化方式為煅燒或微波，溫度范圍為600～1100℃，時(shí)間范圍為5～10h。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中的酸為鹽酸或硫酸，所述的用酸濃度為6～12mol/L，所述的酸溶液的體積與堿燒伊利石的質(zhì)量比范圍為10:1。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中的模板劑為有機(jī)胺、季銨鹽類或工業(yè)分子篩。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中的模板劑與伊利石的質(zhì)量比為0.05～1：1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明以伊利石為作為原料微波合成了ZSM-5分子篩，解決了伊利石合成沸石分子篩過程中需要外加硅源、鋁源的問題，又克服了傳統(tǒng)水熱合成方法的能耗大、污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)，同時(shí)制備的ZSM-5分子篩在固定床反應(yīng)器中表現(xiàn)更加優(yōu)異的催化性能。

附圖說明

圖1為伊利石原料的XRD圖；

圖2為實(shí)施例1制備得到的ZSM-5分子篩的XRD譜圖；

圖3為實(shí)施例1制備得到的ZSM-5分子篩的SEM圖像；

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

以下實(shí)施例中所用的伊利石原料來源于吉林延邊朝鮮族自治州安圖縣，由圖1分析可知，其組成為伊利石95％，高嶺土3％，綠泥石2％。

實(shí)施例1

伊利石微波合成ZSM-5分子篩的方法，具體步驟如下：

(1)將10g伊利石與20g碳酸鈉顆粒混合，于950℃煅燒活化5h，得到堿燒伊利石；

(2)將10g堿燒伊利石與100ml摩爾濃度為6mol/L的鹽酸溶液混合，進(jìn)行酸化處理；

(3)將10g步驟(2)中得到的伊利石與10ml四丙基氫氧化銨和適量蒸餾水混合，于130℃微波晶化2h，得到晶化產(chǎn)物，將晶化產(chǎn)物抽濾、洗滌、烘干后，得到9.24gZSM-5分子篩。

結(jié)合附圖，圖2用來表征分子篩晶型結(jié)構(gòu)，由圖2可以看出，產(chǎn)物中含有ZSM-5分子篩(衍射峰位置2θ為7.96°、8.90°、23.1°、23.9°和24.3°)；圖3用來表征分子篩晶粒形貌，由圖3可以看出，ZSM-5分子篩的晶粒形貌規(guī)則、尺寸均一。

實(shí)施例2

條件與實(shí)施例1相同，不同之處在于模板劑為乙二胺，得到9.37g的ZSM-5分子篩。

實(shí)施例3

條件與實(shí)施例1相同，不同之處在于模板劑為工業(yè)分子篩，得到10.12g的ZSM-5分子篩。

實(shí)施例4

條件與實(shí)施例1相同，不同之處在于所用酸為硫酸，得到9.21g的ZSM-5分子篩。

實(shí)施例5

條件與實(shí)施例2相同，不同之處在于所用酸為硫酸，得到9.28g的ZSM-5分子篩。

實(shí)施例6

條件與實(shí)施例3相同，不同之處在于所用酸為硫酸，得到10.06g的ZSM-5分子篩。