CN110040742B - 晶种导向法合成全硅zsm-51沸石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分子筛制备方法，旨在提供一种晶种导向法合成全硅ZSM‑51沸石的方法。包括：取硅源、碱源和乙醇，与全硅ZSM‑51沸石晶种混合后置于研钵中研磨；然后转至反应釜中，在160～200℃下晶化反应12h～3d；将产物抽滤、烘干，即得到全硅ZSM‑51沸石。本发明通过使用无毒无害的乙醇仅作为孔道填充剂，以晶种进行导向，避免了有毒性的有机物的使用，合成操作简单易行。能极大提高产品的产率，合成操作简单易行。制得的产品保持良好的结晶度和纯度，具有良好反应活性。整个合成体系中不加入水，合成过程中总是保持固相的状态，减少了在生产过程中不必要的废气废液的排放以及损耗。所采用的无机原料均对环境友好，价格较低廉，在实际化工生产领域具有重要意义。

Description

晶种导向法合成全硅ZSM-51沸石的方法
技术领域
本发明属于分子筛制备方法，特别涉及晶种导向法合成全硅ZSM-51沸石的方法。
背景技术
ZSM-51沸石由美国Mobil公司于80年代首次开发合成，其拓扑结构为NON，这种沸石为六元环的孔道结构，在作为催化剂载体方面具有一定的优势。
在合成ZSM-51沸石的过程中，一般需要使用有机模板剂来进行合成，通常使用的有机模板剂为金属有机络合物、四乙基铵、正丙胺、四甲基哌啶、三甲基乙基铵、双(三亚甲基)三甲基铵盐等。使用这些含氮的有机模板剂不仅成本高昂，而且所使用的这些有机模板剂毒性大、味道重。此外，在合成沸石过程中还会有大量的含氮废液。当然，在焙烧沸石的过程中会排放出大量的氮氧化物废气。这些问题一定程度上限制了全硅ZSM-51沸石的使用。
因此，需要发展一种全硅的绿色可持续的路线来进行全硅ZSM-51沸石的合成，从而来降低ZSM-51沸石合成的成本，而且需要在整个合成过程中没有有机含氮废物的排放。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种晶种导向法合成全硅ZSM-51沸石的方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种晶种导向法合成全硅ZSM-51沸石的方法，包括下述步骤：
按SiO2∶Na2O∶乙醇的摩尔比为1∶0.06～0.12∶1.0～2.0取硅源、碱源和乙醇，与全硅ZSM-51沸石晶种混合后置于研钵中研磨；然后转至反应釜中，在160～200℃下晶化反应12h～3d；将产物抽滤、烘干，即得到全硅ZSM-51沸石。
本发明中，所述全硅ZSM-51沸石晶种占硅源中SiO2质量的1～10％。
本发明中，所述硅源是固体硅胶或白炭黑。
本发明中，所述碱源是氢氧化钠或硅酸钠。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种全新的晶种法合成全硅ZSM-51沸石方法，通过使用无毒无害的乙醇仅作为孔道填充剂，使用晶种进行导向，这样避免了有毒性的有机物的使用，而且合成操作简单易行，是一种绿色可持续的合成路线。
2、本发明方法极大地提高了产品的产率(由传统技术的81.5％提升到97.5％)，而且合成操作简单易行。
3、本发明制得的产品保持了良好的结晶度和纯度，具有良好的反应活性。
4、本发明整个合成体系中不加入水，合成过程中总是保持固相的状态，这样就减少了在生产过程中不必要的废气废液的排放以及损耗。
5、本发明所采用的无机原料均对环境友好，价格较低廉，因而本发明在实际化工生产领域具有重要意义。
附图说明
图1为本发明合成的全硅ZSM-51沸石的XRD谱图；
图2为本发明合成的全硅ZSM-51沸石的SEM照片。
具体实施方式
实施例1：晶种法合成全硅ZSM-51沸石
将0.65g Na2SiO3·9H2O，1.50g固体硅胶，1.3g乙醇以及0.017g全硅ZSM-51(占硅源中二氧化硅质量比1％)晶种置于研磨中研磨，然后在180℃下晶化1d即可完全晶化，产物抽滤，烘干后可得到了产品。各反应原料的摩尔比如下：
SiO2:Na2O:乙醇＝1:0.08:1.0
经过XRD分析得到其结构为全硅ZSM-51沸石(图1)，而且通过SEM照片看出此方法得到的全硅ZSM-51沸石为具有光滑表面的半立方体形貌(图2)。
实施例2：相对高温下晶种法合成全硅ZSM-51沸石
将0.47g Na2SiO3·9H2O，1.68g固体硅胶，2.5g乙醇以及0.17g全硅ZSM-51(占硅源中二氧化硅质量比10％)晶种置于研磨中研磨，然后在200℃下晶化12h即可完全晶化，产物抽滤，烘干后可得到了产品。各反应原料的摩尔比如下：
SiO2:Na2O:乙醇＝1:0.06:2.0
实施例3：相对低温下晶种法合成全硅ZSM-51沸石
将0.95g Na2SiO3·9H2O，1.35g固体硅胶，1.9g乙醇以及0.085g全硅ZSM-51(占硅源中二氧化硅质量比5％)晶种置于研磨中研磨，然后在160℃下晶化3d即可完全晶化，产物抽滤，烘干后可得到了产品。各反应原料的摩尔比如下：
SiO2:Na2O:乙醇＝1:0.12:1.5
实施例4：以NaOH为碱源晶种法合成全硅ZSM-51沸石
将0.15g NaOH，1.67g固体硅胶，1.9g乙醇以及0.17g全硅ZSM-51(占硅源中二氧化硅质量比10％)晶种置于研磨中研磨，然后在200℃下晶化15h即可完全晶化，产物抽滤，烘干后可得到了产品。各反应原料的摩尔比如下：
SiO2:Na2O:乙醇＝1:0.07:1.5
实施例5：以白炭黑为硅源晶种法合成全硅ZSM-51沸石
将0.9g Na2SiO3·9H2O，1.5g白炭黑，1.3g乙醇以及0.035g全硅ZSM-51(占硅源中二氧化硅质量比2％)晶种置于研磨中研磨，然后在160℃下晶化3d即可完全晶化，产物抽滤，烘干后可得到了产品。各反应原料的摩尔比如下：
SiO2:Na2O:乙醇＝1:0.11:1.0
以上所述，仅是本发明的几种实施案例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例。但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围内。

Claims (3)

1.一种晶种导向法合成全硅ZSM-51沸石的方法，其特征在于，包括下述步骤：
按SiO2∶Na2O∶乙醇的摩尔比为1∶0.06～0.12∶1.0～2.0取硅源、碱源和乙醇，与全硅ZSM-51沸石晶种混合后置于研钵中研磨，全硅ZSM-51沸石晶种占硅源中SiO2质量的1～10%；然后转至反应釜中，在160～200 ℃下晶化反应12h～3d；将产物抽滤、烘干，即得到全硅ZSM-51沸石。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅源是固体硅胶或白炭黑。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱源是氢氧化钠或硅酸钠。
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