CN109516471B - 一种表面富铝型zsm-23分子筛的合成方法 - Google Patents

一种表面富铝型zsm-23分子筛的合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109516471B
CN109516471B CN201811583072.8A CN201811583072A CN109516471B CN 109516471 B CN109516471 B CN 109516471B CN 201811583072 A CN201811583072 A CN 201811583072A CN 109516471 B CN109516471 B CN 109516471B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
molecular sieve
gel
source
synthesis method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811583072.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109516471A (zh
Inventor
梁长海
陈玉晶
李闯
陈霄
刘琰
孟记朋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201811583072.8A priority Critical patent/CN109516471B/zh
Publication of CN109516471A publication Critical patent/CN109516471A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109516471B publication Critical patent/CN109516471B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/04Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof using at least one organic template directing agent, e.g. an ionic quaternary ammonium compound or an aminated compound
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7046MTT-type, e.g. ZSM-23, KZ-1, ISI-4 or EU-13
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/46Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition
    • C01B39/48Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition using at least one organic template directing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

本发明属于分子筛材料的制备技术领域,涉及一种表面富铝型ZSM‑23分子筛的合成方法。在合成初期配制分子筛凝胶并将其预晶化,使其中形成大量硅铝比较高的分子筛晶核;之后向其中加入低硅铝比、无模板剂的合成凝胶,经1~96h即可快速晶化形成表面硅铝比为10~80的富铝型ZSM‑23分子筛。此方法在短时间内、较低模板剂用量情况下合成表面富铝的ZSM‑23分子筛,增加了其孔口及表面酸性中心数量,减小了晶粒尺寸,使其在择形催化领域具有更加广泛的应用。

Description

一种表面富铝型ZSM-23分子筛的合成方法
技术领域
本发明属于无机材料的制备技术领域,涉及一种表面富铝型ZSM-23分子筛的合成方法。
背景技术
ZSM-23分子筛是一种高硅铝比的分子筛材料,骨架结构包括五元环、六元环、十元环,其中十元环构成了一维泪滴状孔道。由于其独特的孔道结构和可调变的酸强度,ZSM-23分子筛在分离吸附及催化领域应用广泛,发挥着不可替代的作用。尤其在石油化工产业中,ZSM-23分子筛在长链烷烃及烯烃加氢裂化、烷烃及芳香烃异构等方面都有着不俗的表现,因此制备性能优良的ZSM-23分子筛对缓解日益增长的石油资源短缺局势有重要意义。
目前关于ZSM-23合成的技术有很多。US4076842首次公开了以吡咯烷为模板剂合成ZSM-23分子筛的方法。之后US4490342公开了在双季铵盐(diquat-7)体系中ZSM-23的合成条件,并在US4531012中公开了diquat-7的合成方法,且于US4619820中扩展了合成体系的硅铝比SiO2/Al2O3范围。US5707601公开了以小分子胺及中性胺合成ZSM-23分子筛的方法。上述早期的所有专利中仅提出了合成ZSM-23的方法,着重寻找能促进ZSM-23生成的有机结构导向剂,且合成产品的硅铝比较高,模板剂用量也较多。随后,CN 102992346A公开了一种向体系中加入晶种的无模板剂合成方法,减少了使用有机模板剂带来的环境污染问题,但其合成的硅铝比范围为57~200,仍比较高,生成ZSM-23分子筛产品的酸性位较少,限制了其在石油化工中某些反应中的应用。
因此,为了拓宽ZSM-23分子筛的应用领域,同时符合当今社会对环境保护的要求,寻求一条低模板剂或无模板剂的绿色途径,且高效率、低成本地合成富铝型ZSM-23分子筛是很有必要的。
发明内容
本发明旨在提供一种表面富铝型ZSM-23分子筛的合成方法。与传统的ZSM-23分子筛相比,该方法所需的模板剂用量低,可实现高收率、低成本、少污染的生产需求;同时,制得的产品晶粒小,表面及孔口酸性中心多,催化活性高,是一种优良的酸性催化剂载体。
本发明的技术方案:
一种表面富铝型ZSM-23分子筛的合成方法,所得产品硅铝比的范围为SiO2:Al2O3=10~80,具体合成方法如下:
(1)将硅源、铝源、无机碱、有机模板剂和水混合,形成质量比为硅源中SiO2:铝源中Al2O3:MOH:R:H2O=1:(0.002-0.02):(0-0.3):(0-2):(15-90)的凝胶,将其置于水热反应釜中,于150~200℃加热1~12h后冷却到室温,得到凝胶A;
(2)将硅源、铝源、无机碱和水混合,形成质量比为硅源中SiO2:铝源中Al2O3:MOH:H2O=1:(0.01-0.1):(0-0.3):(15-90)的凝胶B;
(3)将凝胶B加入凝胶A中,A/B的质量比为0.6-0.7,混合均匀后于150-200℃晶化1-96h后,得ZSM-23分子筛。
所述的有机模板剂R为吡咯烷和/或异丙胺。
所述的无机碱MOH为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上混合。
所述的硅源为气相二氧化硅、硅溶胶、水玻璃中的一种或两种以上混合。
所述的铝源为硫酸铝、硝酸铝、铝酸钠、异丙醇铝中的一种或两种以上混合。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明提供的方法通过在合成初期配制分子筛凝胶,并将其预晶化,使其中形成大量硅铝比较高的分子筛晶核;之后向其中加入低硅铝比、无模板剂的合成凝胶,经1~96h即可快速晶化形成表面硅铝比为10~80的富铝型ZSM-23分子筛。此方法在短时间内、较低模板剂用量的情况下合成表面富铝型ZSM-23分子筛,增加了其孔口及表面酸性中心数量,减小了晶粒尺寸,使其在择形催化领域具有更加广泛的应用,进一步提高了其在长链烷烃及烯烃裂化和异构化、芳烃异构化等石油化工反应中的性能。
附图说明
图1为本发明产物ZSM-23分子筛的XRD谱图。
图2为本发明产物ZSM-23分子筛的氮气物理吸附曲线。
具体实施方式
下面将通过实施例来详述本发明,但本发明并不仅局限于这些实施例。
实施例1
将0.079g NaOH、0.163g Al2(SO4)3·18H2O、0.438g吡咯烷、1.48g气相二氧化硅依次溶解于20.0g去离子水中,充分混合均匀后得到凝胶A,其各组分的摩尔比为硅源中的SiO2:铝源中的Al2O3:PY:NaOH:H2O=1:0.01:0.25:0.083:45;将凝胶A置于180℃恒温烘箱中加热12h后,冷却到室温;将0.119g NaOH、0.489g Al2(SO4)3·18H2O、2.22g气相二氧化硅依次溶解于30.0g去离子水中,搅拌均匀后得到凝胶B,其各组分的摩尔比为硅源中的SiO2:铝源中的Al2O3:NaOH:H2O=1:0.02:0.083:45;将凝胶B加入凝胶A中,机械搅拌1h后,得到均匀白色凝胶。将其转移到100mL水热反应釜中,于180℃下晶化44h后,将所得产物过滤、洗涤、65℃干燥24h后,得到ZSM-23分子筛。该样品的XRD衍射图如图1所示,与标准谱图对照后,将其作为标样,结晶度为100%。经EDS测得其表面硅铝比为39.2。
实施例2
将0.079g NaOH、0.163g Al2(SO4)3·18H2O、0.438g吡咯烷、1.48g气相二氧化硅依次溶解于20.0g去离子水中,充分混合均匀后得到凝胶A,其各组分的摩尔比为硅源中的SiO2:铝源中的Al2O3:PY:NaOH:H2O=1:0.01:0.25:0.083:45;将凝胶A置于180℃恒温烘箱中加热12h后,冷却到室温;将0.119g NaOH、1.222g Al2(SO4)3·18H2O、2.22g气相二氧化硅依次溶解于30.0g去离子水中,搅拌均匀后得到凝胶B,其各组分的摩尔比为硅源中的SiO2:铝源中的Al2O3:NaOH:H2O=1:0.05:0.083:45;将凝胶B加入凝胶A中,机械搅拌1h后,得到均匀白色凝胶。将其转移到100mL水热反应釜中,于180℃下晶化44h后,将所得产物过滤、洗涤,65℃下干燥44h,得到ZSM-23分子筛。该样品的XRD衍射图与图1类示,相对结晶度为103%。经EDS测得其表面硅铝比为15.6。
实施例3
重复实施例2中的步骤,不同之处在于将最终的晶化时间缩短为8h。所得样品的XRD衍射图类似于图1,相对结晶度为96%,比表面积为251m2·g-1,孔容为0.21cm3/g。
实施例4
重复实施例2中的步骤,不同之处在于配制凝胶A时将Al2(SO4)3·18H2O的加入量变为时0.091g,使A中各组分的摩尔比为硅源中的SiO2:铝源中的Al2O3:PY:NaOH:H2O=1:0.0056:0.25:0.083:45。所得最终样品的XRD衍射图类似于图1,相对结晶度为103%,晶粒尺寸约为500nm。
实施例5
重复实施例2中的步骤,不同之处在于将凝胶A的处理温度降低为150℃,加热时间仍为12h。所得最终样品的XRD衍射图类似于图1,相对结晶度为95%,晶粒尺寸约为510nm。
实施例6
重复实施例2中的步骤,不同之处在于将凝胶A的处理温度升为190℃,加热时间为3h。所得最终样品的XRD衍射图类似于图1,相对结晶度为99%,晶粒尺寸约为490nm。
实施例7
重复实施例2中的步骤,不同之处在于将PY的加入量变为0.21g,使A中各组分的摩尔比为硅源中的SiO2:铝源中的Al2O3:PY:NaOH:H2O=1:0.01:0.12:0.083:45。所得最终样品的XRD衍射图类似于图1,相对结晶度为101%,经EDS测得其表面硅铝比为14.3,比表面积为267m2·g-1,孔容为0.24cm3/g。
实施例8
重复实施例7中的步骤,不同之处在于配制凝胶A时,将Al2(SO4)3·18H2O的加入量变为时0.091g,使A中各组分的摩尔比为硅源中的SiO2:铝源中的Al2O3:PY:NaOH:H2O=1:0.0056:0.12:0.083:45。所得最终样品的XRD衍射图类似于图1,相对结晶度为103%,经EDS测得其表面硅铝比为16.2,比表面积为281m2·g-1,孔容为0.26cm3/g.
实施例9
重复实施例2中的步骤,不同之处在于配制凝胶B时将Al2(SO4)3·18H2O的加入量变为0.308g,其各组分的摩尔比为硅源中的SiO2:铝源中的Al2O3:NaOH:H2O=1:0.013:0.083:45,并将最终的晶化时间延长为96h。所得产品XRD衍射图如图1所示,相对结晶度为98%,晶粒尺寸约为500nm,经EDS测得其表面硅铝比为57.1。

Claims (8)

1.一种表面富铝型ZSM-23分子筛的合成方法,所得产品硅铝比的范围为SiO2:Al2O3=10~80,其特征在于,具体合成方法如下:
(1)将硅源、铝源、无机碱、有机模板剂和水混合,形成质量比为硅源中SiO2:铝源中Al2O3:MOH:R:H2O=1:(0.002-0.02):(0.083-0.3):(0.12-2):(15-90)的凝胶,将其置于水热反应釜中,于150~200℃加热1~12h后冷却到室温,得到凝胶A;
(2)将硅源、铝源、无机碱和水混合,形成质量比为硅源中SiO2:铝源中Al2O3:MOH:H2O=1:(0.01-0.1):(0.083-0.3):(15-90)的凝胶B;
(3)将凝胶B加入凝胶A中,A/B的质量比为0.6-0.7,混合均匀后于150-200℃晶化1-96h后,得ZSM-23分子筛。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述的有机模板剂R为吡咯烷和/或异丙胺。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法,其特征在于,所述的无机碱MOH为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求1或2所述的合成方法,其特征在于,所述的硅源为气相二氧化硅、硅溶胶、水玻璃中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求3所述的合成方法,其特征在于,所述的硅源为气相二氧化硅、硅溶胶、水玻璃中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1、2或5所述的合成方法,其特征在于,所述的铝源为硫酸铝、硝酸铝、铝酸钠、异丙醇铝中的一种或两种以上混合。
7.根据权利要求3所述的合成方法,其特征在于,所述的铝源为硫酸铝、硝酸铝、铝酸钠、异丙醇铝中的一种或两种以上混合。
8.根据权利要求4所述的合成方法,其特征在于,所述的铝源为硫酸铝、硝酸铝、铝酸钠、异丙醇铝中的一种或两种以上混合。
CN201811583072.8A 2018-12-24 2018-12-24 一种表面富铝型zsm-23分子筛的合成方法 Active CN109516471B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811583072.8A CN109516471B (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种表面富铝型zsm-23分子筛的合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811583072.8A CN109516471B (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种表面富铝型zsm-23分子筛的合成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109516471A CN109516471A (zh) 2019-03-26
CN109516471B true CN109516471B (zh) 2021-11-05

Family

ID=65796181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811583072.8A Active CN109516471B (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种表面富铝型zsm-23分子筛的合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109516471B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114988430B (zh) * 2022-06-06 2024-03-12 山西大学 一种纳米棒状zsm-23分子筛的合成方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5063038A (en) * 1985-10-21 1991-11-05 Mobil Oil Corp. Zeolite synthesis using an alcohol or like molecule
CN1894037A (zh) * 2003-03-14 2007-01-10 耐思特石油公司 用于骨架异构化的沸石催化剂
CN101096274A (zh) * 2006-06-29 2008-01-02 中国石油化工股份有限公司 一种富铝beta沸石的制备方法
CN101214971A (zh) * 2008-01-15 2008-07-09 华东师范大学 一种纳米zsm-23分子筛的合成方法
EP2373416A1 (en) * 2008-12-16 2011-10-12 ExxonMobil Research and Engineering Company High activity mtt framework type molecular sieves
CN104058422A (zh) * 2014-07-08 2014-09-24 大连理工大学 一种小晶粒hzsm-23分子筛及其制备方法
CN106946267A (zh) * 2016-01-07 2017-07-14 中国石油化工股份有限公司 一种eu-1分子筛及其合成方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060182681A1 (en) * 2004-12-28 2006-08-17 Fortum Oyj Catalytic materials and method for the preparation thereof
CN101723402B (zh) * 2008-10-28 2011-07-20 中国石油化工股份有限公司 核壳型沸石分子筛的合成方法
CN105621431B (zh) * 2014-11-03 2017-12-22 中国石油化工股份有限公司 改性β分子筛及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5063038A (en) * 1985-10-21 1991-11-05 Mobil Oil Corp. Zeolite synthesis using an alcohol or like molecule
CN1894037A (zh) * 2003-03-14 2007-01-10 耐思特石油公司 用于骨架异构化的沸石催化剂
CN101096274A (zh) * 2006-06-29 2008-01-02 中国石油化工股份有限公司 一种富铝beta沸石的制备方法
CN101214971A (zh) * 2008-01-15 2008-07-09 华东师范大学 一种纳米zsm-23分子筛的合成方法
EP2373416A1 (en) * 2008-12-16 2011-10-12 ExxonMobil Research and Engineering Company High activity mtt framework type molecular sieves
EP2373416A4 (en) * 2008-12-16 2012-10-17 Exxonmobil Res & Eng Co MOLECULAR LOVE OF STRUCTURAL TYPE MTT WITH HIGH ACTIVITY
CN104058422A (zh) * 2014-07-08 2014-09-24 大连理工大学 一种小晶粒hzsm-23分子筛及其制备方法
CN106946267A (zh) * 2016-01-07 2017-07-14 中国石油化工股份有限公司 一种eu-1分子筛及其合成方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MTT结构分子筛的合成及应用;王殿中 等;《石油学报(石油加工)》;20091010;第92页第2.1.3节、表3 *
Organotemplate-free, seed-directed, and rapid synthesis of Al-rich zeolite MTT with improved catalytic performance in isomerization of m-xylene;Wu, Qinming et al;《MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS》;20131204;第186卷;全文 *
Seed-assisted synthesis of ZSM-23 zeolites in the absence of alkali metal ions;Yujing Chen et al;《Microporous and Mesoporous Materials》;20170607;第252卷;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109516471A (zh) 2019-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107758691A (zh) 高硅cha型ssz‑13分子筛的制备方法
WO2016023523A1 (zh) 一种具有晶内多级孔的y型沸石及其制备方法与应用
CN1164491C (zh) Zsm-5和zsm-11的合成方法
CN109701619A (zh) Ssz-13/ssz-39复合结构分子筛及其合成方法
CN105000574B (zh) 一种特殊形貌的hzsm‑5分子筛及其制备方法与应用
WO2016029591A1 (zh) 一种制备高硅铝比y型分子筛的方法
TW201632463A (zh) 一種用於合成fer/mor類型之複合分子篩的方法
CN105174286B (zh) 一种高比例aei/cha共晶分子筛的制备方法
CN101508446B (zh) 一种调控sapo-11分子筛孔径的制备方法
CN109437230B (zh) 一种制备复合分子筛的方法
CN111592011A (zh) 以teaoh为有机模板剂直接合成ssz-13沸石分子筛的方法
CN101503201B (zh) Sapo-11分子筛及sapo-11分子筛基催化剂的制备方法
JP5816512B2 (ja) 大きな細孔容積を有するnu−85分子篩およびその製造方法
CN112794338A (zh) Zsm-5分子筛及其制备方法和应用
US10287172B2 (en) Preparation method for beta zeolite
CN109516471B (zh) 一种表面富铝型zsm-23分子筛的合成方法
CN111099623B (zh) Aei/mfi复合结构分子筛及其合成方法
CN112551542B (zh) 一种单晶梯级孔hzsm-5分子筛及其绿色制备方法
CN106745053A (zh) 微波合成高选择性甲醇制丙烯用纳米沸石分子筛的方法
CN106517229B (zh) 水热合成法制备纳米片状sapo-11分子筛的方法
CN103964466B (zh) 一种zsm‑5分子筛及其制备方法
CN107020145B (zh) 一种介孔im-5分子筛及制备方法
CN108557841B (zh) 以四乙烯五胺为模板剂合成cha分子筛的制备方法
CN106430236A (zh) 介孔zsm‑5分子筛的制备方法
CN113019433B (zh) 一种hzsm-5沸石催化剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant