CN102874828A - 一种干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法及其制得的产品 - Google Patents

Abstract

一种干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法，先在模板剂四丁基氢氧化铵(TBAOH)中，缓慢加入正硅酸乙酯(TEOS)，再加入计量的水，搅拌形成均匀凝胶，老化一段时间，水浴加热蒸干凝胶，得干胶，然后干胶转入带有水套隔层的晶化釜中进行晶化处理，最后经常规的过滤、洗涤、干燥、焙烧，得纳米slicalite-2分子筛，本方法使用模板剂用量少，合成成本低，合成时间短，在合成slicalite-2分子筛膜领域具有广阔的使用前景。

Description

一种干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法及其制得的产品

技术领域

本发明涉及无机化学合成技术领域，具体涉及一种干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法及其制得的产品。

背景技术

分子筛具有优良的热稳定性水热稳定性与突出的择形选择性，超细分子筛还拥有高比表面积和较短的扩散途径等优点，在催化与吸附分离等领域有广泛的应用。现有的制备纳米slicalite-2方法是水热合成法，该方法模拟自然界中分子筛生长所需的高温高压强碱环境，但通常合成时间较长，合成条件相对苛刻，过程复杂，会产生大量的强碱废液，造成了排放污染。干胶法(DGC)同样也是制备沸石分子筛的有效方法，自被首次用于制备ZSM-5分子筛以来，该方法己被用于各种不同结沸石分子筛的合成，如slicalite-1、FER、MOR、ZSM-48、含磷酸铝系列分子筛等沸石分子筛和钛硅分子筛等。

与水热合成法相比，干胶法合成沸石分子筛有减少模板剂使用量、省去了产品和母液分离的步骤、不会产生大量的废液，对环境友好、便于控制反应产物中各元素的比例等优点。另外，由于干胶法自身的特点，在制备分子筛成型方面有潜在的重要作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是一种利用干胶法简单、快捷合成纳米slicalite-2分子筛的方法及其制得的产品。

本发明的技术方案是：一种干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：干胶的制备

按摩尔比硅源中的SiO₂∶有机碱模板剂∶H₂O为 1∶0.05～0.45∶25，将硅源在有机碱模板剂中水解，然后加入水，形成均匀凝胶，老化5～10天，于80℃水浴蒸干凝胶，得干胶,所述的硅源为正硅酸乙酯，所述的有机模板剂为四丁基氢氧化铵;

第二步：晶化

将第一步制备的干胶转入带有水套隔层的晶化釜中，按照重量比水∶干胶为1～5.2:1，然后密封晶化釜，对釜内的干胶进行晶化处理，晶化温度为130～180℃，晶化时间为24～96小时，最后经常规的过滤、洗涤、干燥和焙烧，获得平均粒径小于100nm的椭球状slicalite-2分子筛。

所述第一步中硅源中的SiO₂∶有机碱模板剂∶H₂O摩尔比的优化值为 1∶0.35∶25。

所述第一步中老化时间的优化值为8天。

所述第二步中水∶干胶重量比的优化值为2.6:1。

所述第二步中晶化温度和时间的优化值分别为150～170℃和48～72小时。

一种根据权利要求1所述干胶法合成的纳米slicalite-2分子筛产品。

所述第一步中老化是将凝胶在常温下静置，使凝胶内部充分反应，促进多孔材料的骨架结构通过微小的重构（主要是溶解和再结晶）更加稳定化。

本发明所制备的纳米slicalite-2分子筛，拥有高比表面积和较短的扩散途径等优点，制备过程中省去了产品和母液分离的步骤、不会产生大量的废液，对环境基本无害、具有广泛的工业应用价值。

附图说明

图1为实施例1制得的纳米slicalite-2分子筛X射线衍射分析图片。

图2为实施例1制得的纳米slicalite-2分子筛场发射扫描电镜图片。

图3为实施例1制得的纳米slicalite-2分子筛红外光谱图。

具体实施方式

实施例1：

第一步 干胶的制备，按摩尔比硅源中的SiO₂∶有机碱模板剂∶H₂O为 1∶0.35∶25，所述的硅源为正硅酸乙酯，所述的有机模板剂为四丁基氢氧化铵。将正硅酸乙酯(TEOS)在四丁基氢氧化铵溶液中水解，然后加入计量的水，形成均匀凝胶，老化8天，于80℃水浴蒸干凝胶，得干胶； 

第二步将第一步制备的干胶转入带有水套隔层的晶化釜中，按照重量比水∶干胶为2.6:1，然后密封晶化釜，对釜内的干胶进行晶化处理，晶化温度为170℃，晶化时间为48小时，可得slicalite-2分子筛前驱体；

第三步 将slicalite-2分子筛前驱体过滤，洗涤至中性、100℃干燥后，在马弗炉中以1℃/min升温至550℃焙烧3小时，获得平均粒径小于100nm的椭球状slicalite-2分子筛。

实施例2：

第一步 干胶的制备，按摩尔比硅源中的SiO₂∶有机碱模板剂∶H₂O为 1∶0.25∶25，所述的硅源为正硅酸乙酯，所述的有机模板剂为四丁基氢氧化铵。将正硅酸乙酯(TEOS)在四丁基氢氧化铵溶液中水解，然后加入计量的水，形成均匀凝胶，老化6天，于80℃水浴蒸干凝胶，得干胶； 

第二步将第一步制备的干胶转入带有水套隔层的晶化釜中，按照重量比水∶干胶为4:1，然后密封晶化釜，对釜内的干胶进行晶化处理，晶化温度为150℃，晶化时间为72小时，可得slicalite-2分子筛前驱体；

第三步 将slicalite-2分子筛前驱体过滤，洗涤至中性、100℃干燥，在马弗炉中以1℃/min升温至550℃焙烧3小时，获得平均粒径小于100nm的椭球状slicalite-2分子筛。

使用日本电子公司JSM-6700F冷场发射扫描电子显微镜对上述实施例1制得的样品进行晶粒形貌、颗粒大小的检测分析。采用德国Bruker公司D8 Advance X射线衍射仪分析上述实施例1制得的样品的晶体结构。使用美国热电公司Nicolet5700型红外光谱仪分析上述实施例1制得的样品的红外光谱，检测结果及分析如下：

从附图1所示纳米slicalite-2分子筛X射线衍射分析图片中，可以看出6.6°、8.8°、15°、23°、24°、30°、45°左右处出现的特征峰，特别是6.6°、8.8°、23°、24°处是典型的MEL分子筛的特征峰。23°、24°处峰较宽，可初步判断合成的slicalite-2分子筛粒径较小；

从附图2所示纳米slicalite-2分子筛场发射电镜照片中，可清晰地看出， 合成的slicalite-2分子筛呈较规则的蚕茧状，类椭球状，粒径均小于100nm；

从附图3所示纳米slicalite-2分子筛红外光谱基本保持了MEL结构分子筛谱图的特征，约1109.5和807.4 cm^-1处为内部Si-O四面体单位的反对称和对称伸缩振动，457.4 cm^-1附近为Si-O键的弯曲振动，1229.2 cm^-1处为分子筛外部连接的振动，是由Si-O键反对称伸缩振动引起的，551.5 cm^-1处是分子筛骨架的次级结构单元的特征振动带。960 cm^-1附近的峰由具有多羟基的表面[SiO₄]单元不对称伸缩振动引起，归属于与SiO₄四面体的Si原子直接相连的末端羟基。在红外谱图中的550 cm^-1和460 cm^-1处的吸收峰强度之比I₅₅₀/I₄₆₀可用来计算沸石的结晶度。本发明合成的纳米slicalite-2分子筛的I₅₅₀/I₄₆₀>0.7,说明样品的结晶度接近100%。

Claims (6)

1.一种干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：干胶的制备

按摩尔比硅源中的SiO₂∶有机碱模板剂∶H₂O为 1∶0.05～0.45∶25，将硅源在有机碱模板剂中水解，然后加入水，形成均匀凝胶，老化5～10天，于80℃水浴蒸干凝胶，得干胶，所述的硅源为正硅酸乙酯，所述的有机模板剂为四丁基氢氧化铵；

第二步：晶化

将第一步制备的干胶转入带有水套隔层的晶化釜中，按照重量比水∶干胶为1～5.2:1，然后密封晶化釜，对釜内的干胶进行晶化处理，晶化温度为130～180℃，晶化时间为24～96小时，最后经常规的过滤、洗涤、干燥和焙烧，获得平均粒径小于100nm的椭球状slicalite-2分子筛。

2.根据权利要求1所述的干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法，其特征在于：所述第一步中硅源中的SiO₂∶有机碱模板剂∶H₂O摩尔比的优化值为 1∶0.35∶25。

3.根据权利要求1所述的干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法，其特征在于：所述第一步中老化时间的优化值为8天。

4.根据权利要求1所述的干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法，其特征在于：所述第二步中水∶干胶重量比的优化值为2.6:1。

5.根据权利要求1所述的干胶法合成纳米slicalite-2分子筛的方法，其特征在于：所述第二步中晶化温度和时间的优化值分别为150～170℃和48～72小时。

6.一种根据权利要求1所述干胶法合成的纳米slicalite-2分子筛产品。

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