CN112239228A - 二氧化锆-二氧化钛-zsm-11分子筛的制备方法 - Google Patents

二氧化锆-二氧化钛-zsm-11分子筛的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112239228A
CN112239228A CN202011118441.3A CN202011118441A CN112239228A CN 112239228 A CN112239228 A CN 112239228A CN 202011118441 A CN202011118441 A CN 202011118441A CN 112239228 A CN112239228 A CN 112239228A
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular sieve
zsm
temperature
tio
zro
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.)
Pending
Application number
CN202011118441.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李红玑
张宇
王柳青
张建民
王改平
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.)
Xian Polytechnic University
Original Assignee
Xian Polytechnic University
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 Xian Polytechnic University filed Critical Xian Polytechnic University
Priority to CN202011118441.3A priority Critical patent/CN112239228A/zh
Publication of CN112239228A publication Critical patent/CN112239228A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00Compounds of zirconium
    • C01G25/02Oxides
    • 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
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/405Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
    • 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
    • C01B39/36Pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11
    • C01B39/365Type ZSM-8; Type ZSM-11; ZSM 5/11 intermediate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/04Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047Titanium dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/18After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
    • B01J2229/186After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself not in framework positions
    • 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
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/16Pore diameter
    • C01P2006/17Pore diameter distribution

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种二氧化锆‑二氧化钛‑ZSM‑11分子筛的制备方法,具体为:以微波诱导酸改性的天然凹凸棒土为分子筛前驱体,四丙基氢氧化铵为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,加入一定量TiO2和ZrO2原凝胶溶液,采用原位水热晶化法直接合成多级孔ZrO2‑TiO2‑ZSM‑11分子筛。本发明制备的多级孔ZrO2‑TiO2‑ZSM‑11分子筛,能够合成光催化性能强、光催化效率高、孔道兼具微介孔、比表面积大的光催化材料,同时操作简单、绿色环保并可多次循环使用,在处理印染废水中亚甲基蓝及罗丹明B的降解过程中起到显著效果。

Description

二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法
技术领域
本发明属于分子筛制备技术领域,具体涉及一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法。
背景技术
自然界中存在一种具有筛分分子、吸附、离子交换和催化作用的天然硅铝酸盐,这种天然的物质称为沸石,如丝光沸石、菱沸石、斜发沸石等;人工合成的沸石也称为分子筛,分子筛的化学组成通式为:(M)2/nO·Al2O3·xSiO2·pH2O,其中M是离子价态为n的阳离子,n≥2,x代表SiO2的摩尔数,也称为硅铝比,p代表水的摩尔数。分子筛是由SiO4和AlO4四面体结构单元呈周期性地排列,从而形成了三维四连接骨架,每两个四面体都共享一个氧顶点,这种结合形式构成了具有分子级、孔径均匀的空洞及孔道结构,从而有了筛分分子的作用。以不同的季铵盐阳离子为模板合成出的“Pentasil”家族成员之一ZSM-11分子筛,具有二维十元环交叉的孔道走向,从出现至今一直在择形性催化领域中占有重要的地位。
ZSM-11分子筛因其具有较高的热稳定性、抗失活性、高酸性活性、阳离子交换能力、有序的孔道结构以及独特的骨架结构,因而被广泛应用于炼油、石化等行业。但ZSM-11分子筛的微孔孔径单一且尺寸较小,使分子的扩散受到限制,兼具微孔、介孔和大孔的多级孔ZSM-11分子筛则应运而生,可提高孔道扩散能力,将偶氮染料作为目标去除物进行降解。然而,仅利用分子筛多级孔道吸附染料易导致吸附后的二次污染,故将具有光催化活性位点的多种金属与多级孔分子筛复合,拓展分子筛在光催化领域的应用,以分子筛的多级孔结构作为有效载体,进行染料聚集,同时负载TiO2和ZrO2等具有光催化活性的金属氧化物,使其具有电子空穴和活性位点,对染料进行光催化降解,高效环保可重复利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,能够制得光催化效率高、性能良好的多级孔材料。
本发明所采用的技术方案是,二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末;
步骤4,向偏铝酸钠溶液加入分子筛前驱体粉末,磁力搅拌,得到分子筛凝胶;
步骤5,向分子筛凝胶中加入四丙基氢氧化铵溶液和十六烷基三甲基溴化铵,放入密闭水热反应釜中进行充分反应,反应结束后抽滤,干燥,焙烧,得到多级孔ZSM-11分子筛;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔ZSM-11分子筛混合搅拌6~10h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛。
本发明的特点还在于,
步骤1中,具体为:以ZrOCl2·8H2O为原料,向其中加入质量浓度为10~30%的草酸溶液,在30~90℃的条件下微波加热20~50min,使其均匀溶解,得到混合液,之后在60~80℃条件下超声,同时加入氨水,调节溶液pH至3~5,得到ZrO2凝胶。
步骤2中,具体为:在10~40℃条件下,将钛酸丁酯加入到无水乙醇中,按照转速为15~30rad/min剧烈搅拌20~50min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入质量浓度为98%的冰醋酸和去离子水,之后继续强烈搅拌2~4h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸的物质的量之比为1:60~90:0.8~1.2。
步骤3中,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸、硝酸或者硫酸;酸溶液的质量分数为15~20%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:8~12,
微波诱导时,先升温至0~90℃,升温时间为10min,之后升温至90~180℃,并保温15~30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌2~4h,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10~16%,磁力搅拌温度为90~150℃,搅拌时间为2~4h,烘干温度为100~110℃;过筛时,采用100目的筛网。
步骤4中,偏铝酸钠溶液的质量浓度为1~2%;偏铝酸钠溶液与分子筛前驱体粉末的质量比为2.5~8:1;采用磁力搅拌时,转速为100~150rad/min,搅拌温度为50℃~60℃,搅拌时间为2h~4h。
步骤5中,分子筛凝胶、四丙基氢氧化铵溶液、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为80:50~100:4~6;反应温度为120℃~180℃,反应时间为8h~72h;干燥温度100℃~120℃,焙烧时间为4~8h,焙烧温度为550~600℃。
步骤6中,ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.2~0.5:4~8:1。
步骤7中,烘干温度为105~120℃,烘干时间为4~8h;煅烧温度为500~600℃,煅烧时间为6~8h。
本发明的有益效果是,
1.本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法,能够合成光催化活性位点足够、反应效率高、比表面积与孔体积大、孔径分布均匀的微介孔复合光催化材料;
2.本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法,采用天然硅酸盐黏土为原料,节省成本,降低反应条件要求,一次合成节约能源;
3.本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法,反应条件温和,无毒环保,材料绿色,可循环使用。
附图说明
图1是本发明方法制备的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的XRD谱图;
图2是本发明方法制备的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的N2吸附脱附及孔径分布图;
图3是本发明方法制备的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的SEM图;
图4是本发明方法制备的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的光催化性能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,以微波诱导酸改性的天然凹凸棒土为分子筛前驱体,四丙基氢氧化铵为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,加入一定量TiO2和ZrO2原凝胶溶液,采用原位水热晶化法直接合成多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶,具体为:以ZrOCl2·8H2O为原料,向其中加入质量浓度为10~30%的草酸溶液,在30~90℃的条件下微波加热20~50min,使其均匀溶解,得到混合液,之后在60~80℃条件下超声,同时加入氨水,调节溶液pH至3~5,得到ZrO2凝胶;
ZrOCl2·8H2O与草酸溶液的固液比为1.0~5.0:50;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶,具体为:在10~40℃条件下,将钛酸丁酯加入到无水乙醇中,按照转速为15~30rad/min剧烈搅拌20~50min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入质量浓度为98%的冰醋酸和去离子水,之后继续强烈搅拌2~4h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;
钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸的物质的量之比为1:60~90:0.8~1.2;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸、硝酸或者硫酸;酸溶液的质量分数为15~20%,
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:8~12,
微波诱导时,先升温至0~90℃,升温时间为10min,之后升温至90~180℃,并保温15~30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌2~4h,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10~16%,磁力搅拌温度为90~150℃,搅拌时间为2~4h,烘干温度为100~110℃;过筛时,采用100目的筛网;
步骤4,制备分子筛凝胶:向偏铝酸钠溶液加入分子筛前驱体粉末,磁力搅拌,得到分子筛凝胶;
偏铝酸钠溶液的质量浓度为1~2%;
偏铝酸钠溶液与分子筛前驱体粉末的质量比为2.5~8:1;
采用磁力搅拌时,转速为100~150rad/min,搅拌温度为50℃~60℃,搅拌时间为2h~4h;
步骤5,向分子筛凝胶中加入四丙基氢氧化铵溶液和十六烷基三甲基溴化铵,放入密闭水热反应釜中进行充分反应,反应结束后抽滤,干燥,焙烧,得到多级孔ZSM-11分子筛;
分子筛凝胶、四丙基氢氧化铵溶液、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为80:50~100:4~6;
四丙基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%;
反应温度为120℃~180℃,反应时间为8h~72h;干燥温度100℃~120℃,焙烧在马弗炉中进行,焙烧时间为4~8h,焙烧温度为550~600℃;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔分子筛混合,在100~200rad/min转速条件下混合搅拌6~10h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.2~0.5:4~8:1;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧一段时间,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
烘干温度为105~120℃,烘干时间为4~8h;
煅烧温度为500~600℃,煅烧时间为6~8h。
实施例1
本发明一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶,具体为:称取1.0gZrOCl2·8H2O,向其中加入50ml草酸,使ZrOCl2·8H2O与草酸固液比为1.0:50,采用50℃微波加热至30min,均匀溶解得到混合液,再在80℃条件下,超声加入20ml氨水,调节pH值为3~5,得到ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶,具体为:在30℃条件下,将0.42g钛酸丁酯加入到90ml无水乙醇中,按照转速为20rad/min剧烈搅拌20min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入2.0ml质量浓度为98%的冰醋酸和20ml去离子水,之后继续强烈搅拌2.5h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸;酸溶液的质量分数为15~20%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:8;
微波诱导时,先升温至10℃,升温时间为10min,之后升温至90℃,并保温30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10%,磁力搅拌温度为90℃,搅拌时间为2h,烘干温度为100℃;过筛时,采用100目的筛网;
步骤4,制备分子筛凝胶:将0.6g偏铝酸钠溶液放入烧杯中,加入100ml去离子水中溶解,加入质量为0.8g的步骤3所得分子筛前驱体粉末,采用磁力搅拌,转速为120rad/min,搅拌时混合溶液的温度为60℃,搅拌时间为4h,得到分子筛凝胶;
步骤5,向步骤4凝胶中加入0.5ml的四丙基氢氧化铵溶液和一定量的十六烷基三甲基溴化铵,CTAB与分子筛前驱体粉末固液比80:4进行,反应温度为180℃,反应时间为72h,干燥,干燥温度120℃,焙烧,焙烧时间为8h,焙烧的温度为550℃,得到多级孔ZSM-11分子筛;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔分子筛混合,在150rad/min转速条件下混合搅拌8h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.2:4:1;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧一段时间,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
烘干温度为105℃,烘干时间为4h;
煅烧温度为600℃,煅烧时间为6h。
实施例2
本发明一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,以微波诱导酸改性的天然凹凸棒土为分子筛前驱体,四丙基氢氧化铵为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,加入一定量TiO2和ZrO2原凝胶溶液,采用原位水热晶化法直接合成多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶,具体为:称取1.5gZrOCl2·8H2O,向其中加入草酸60ml,使ZrOCl2·8H2O与草酸固液比为1.0:50,采用90℃微波加热至20min,均匀溶解得到混合液,再在60℃条件下,超声加入30ml氨水,调节pH值为4,得到ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶,具体为:在30℃条件下,将0.36g钛酸丁酯加入到80ml无水乙醇中,按照转速为18rad/min剧烈搅拌30min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入3.0ml质量浓度为98%的冰醋酸和10ml去离子水,之后继续强烈搅拌3h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸;酸溶液的质量分数为18%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:10;
微波诱导时,先升温至20℃,升温时间为10min,之后升温至150℃,并保温20min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10%,磁力搅拌温度为120℃,搅拌时间为3h,烘干温度为110℃;过筛时,采用100目的筛网;
步骤4,制备分子筛凝胶:将0.32g偏铝酸钠溶液放入烧杯中,加入100ml去离子水中溶解,加入质量为0.4g的步骤3所得分子筛前驱体粉末,采用磁力搅拌,转速为150rad/min,搅拌时混合溶液的温度为60℃,搅拌时间为2h,得到分子筛凝胶;
步骤5,向步骤4的凝胶中加入0.8ml的四丙基氢氧化铵溶液和一定量的十六烷基三甲基溴化铵,CTAB与分子筛前驱体粉末固液比80:5进行,进行反应,反应温度为150℃,反应时间为60h,干燥,干燥温度110℃,焙烧,焙烧时间为4h,焙烧的温度为550℃;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔分子筛混合,在100~200rad/min转速条件下混合搅拌6h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.3:5:1;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧一段时间,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
烘干温度为120℃,烘干时间为5h;
煅烧温度为550℃,煅烧时间为8h。
实施例3
本发明一种二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶,具体为:称取3.0gZrOCl2·8H2O,向其中加入100ml质量浓度为30%的草酸,使ZrOCl2·8H2O与草酸固液比为1.0~5.0:50,采用70℃微波加热至50min,均匀溶解得到混合液,再在80℃条件下,超声加入40ml氨水,调节pH值为5,制备出ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶,具体为:在40℃条件下,将1.2g钛酸丁酯加入到90ml无水乙醇中,按照转速为25rad/min剧烈搅拌50min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入5.0ml质量浓度为98%的冰醋酸和20ml去离子水,之后继续强烈搅拌4h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为硝酸;酸溶液的质量分数为18%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:10;
微波诱导时,先升温至60℃,升温时间为10min,之后升温至180℃,并保温30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为12%,磁力搅拌温度为150℃,搅拌时间为3h,烘干温度为105℃;过筛时,采用100目的筛网;
步骤4,制备分子筛凝胶:将0.18g偏铝酸钠溶液放入烧杯中,加入100ml去离子水中溶解,加入质量为0.24g的步骤3所得分子筛前驱体粉末,采用磁力搅拌,转速为120rad/min,搅拌时混合溶液的温度为60℃,搅拌时间为4h,得到分子筛凝胶;
步骤5,向步骤4的凝胶中加入6ml的四丙基氢氧化铵溶液和一定量的十六烷基三甲基溴化铵,CTAB按与分子筛前驱体粉末固液比80:6进行,进行反应,反应温度为120℃,反应时间为72h,干燥干燥温度105℃,在马弗炉中进行焙烧,焙烧时间为6h,焙烧的温度为600℃;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔分子筛混合,在200rad/min转速条件下混合搅拌8h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.5:8:1;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧一段时间,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
烘干温度为120℃,烘干时间为8h;
煅烧温度为600℃,煅烧时间为8h。
将使用本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法合成的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛进行检测,检测结果如下:
图1为多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的XRD谱图,(a)TiO2-ZSM-11分子筛(b)ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛,图中均在2θ为7.90°、8.80°、23.08°、23.92°和24.40°处出现较强的衍射峰,是ZSM-11分子筛的特征衍射峰;其在2θ为23.50°处有一较弱的衍射峰,其代表了锐钛矿相的TiO2,说明本发明的多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛的制备方法成功合成了多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛;
图2是多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛N2吸附脱附及孔径分布图,图中多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛有微孔和介孔材料的特征:吸附-脱附等温线是Ⅰ型和Ⅳ型的混合型,曲线在低压段吸附量平缓增加,为微孔吸附特征,此时N2分子以单层到多层吸附在微介孔的内表面;而在相对压力p/p0=0.4后,N2分子以单层到多层吸附在孔道的外表面,分子筛出现H4型滞后环,说明晶体存在晶粒堆积的狭缝状介孔孔道。同时也说明ZrO2的掺入不影响TiO2/ZSM-5分子筛多级孔的特征,其比表面积为251.738m2/g,孔容0.148cm3/g,平均孔径2.34nm。
图3为多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛SEM图,由图可知,多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛形貌较ZSM-11分子筛有较大变化,表面呈近似圆球的多面体,且明显有近似球形的较小颗粒TiO2存在,说明了多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛合成成功;
图4为多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛光催化性能图,(a)0.2mlZrO2,(b)0.4mlZrO2,(c)0.6mlZrO2,(d)0.8mlZrO2。由图可知,多级孔ZrO2(0.4)-TiO2-ZSM-11分子筛对于亚甲基蓝的脱色率,吸附作用占据一定分量。光照10min后,随光催化剂投加量的增加,亚甲基蓝的脱色率也随之增大,其中投加量为40mg的脱色率最高,达94.3%。投加量增至50mg,脱色率略有下降,为91.8%。这是由于,催化剂投加量增加,其可吸附更多的亚甲基蓝分子,紫外光可更多地降解亚甲基蓝分子,从而提高光催化降解效率。但当投加量过多,颗粒间的光屏蔽、团聚,降低光催化效应,从而脱色率略有降低。

Claims (8)

1.二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备ZrO2凝胶;
步骤2,制备澄清透明的TiO2凝胶;
步骤3,将凹凸棒土在微波消解系统中与酸溶液进行充分接触反应,均匀分散后,研磨,得到分子筛前驱体粉末;
步骤4,向偏铝酸钠溶液加入分子筛前驱体粉末,磁力搅拌,得到分子筛凝胶;
步骤5,向分子筛凝胶中加入四丙基氢氧化铵溶液和十六烷基三甲基溴化铵,放入密闭水热反应釜中进行充分反应,反应结束后抽滤,干燥,焙烧,得到多级孔ZSM-11分子筛;
步骤6,将ZrO2凝胶、TiO2凝胶和多级孔ZSM-11分子筛混合搅拌6~10h,得到ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶;
步骤7,将ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛凝胶放入烘箱中,烘干,冷却,研磨,并在马弗炉中高温煅烧,自然冷却,即可得到多级孔ZrO2-TiO2-ZSM-11分子筛。
2.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,具体为:以ZrOCl2·8H2O为原料,向其中加入质量浓度为10~30%的草酸溶液,在30~90℃的条件下微波加热20~50min,使其均匀溶解,得到混合液,之后在60~80℃条件下超声,同时加入氨水,调节溶液pH至3~5,得到ZrO2凝胶。
3.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,具体为:在10~40℃条件下,将钛酸丁酯加入到无水乙醇中,按照转速为15~30rad/min剧烈搅拌20~50min,使其混合均匀,然后向其中逐滴加入质量浓度为98%的冰醋酸和去离子水,之后继续强烈搅拌2~4h,在25℃条件下静置,得到TiO2凝胶;钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸的物质的量之比为1:60~90:0.8~1.2。
4.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,具体为:
步骤3.1,将粉末状的天然凹凸棒土与酸溶液充分混合,置于微波消解系统中,进行梯度升温控温,在密闭加热罐内的完成微波诱导过程,待反应结束后,自然冷却,得到分子筛前驱体胶体;
酸溶液为盐酸、硝酸或者硫酸;酸溶液的质量分数为15~20%;
凹凸棒土与酸溶液的固液比为1:8~12,
微波诱导时,先升温至0~90℃,升温时间为10min,之后升温至90~180℃,并保温15~30min,最后降至室温,降温时间为10min;
步骤3.2,将经步骤3.1后得到的分子筛前驱体胶体与氨水混合,一定温度条件下磁力搅拌2~4h,抽滤使其固液分离,将所得产物烘干、研磨、过筛,得到分子筛前驱体粉末;
氨水的质量浓度为10~16%,磁力搅拌温度为90~150℃,搅拌时间为2~4h,烘干温度为100~110℃;过筛时,采用100目的筛网。
5.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤4中,偏铝酸钠溶液的质量浓度为1~2%;偏铝酸钠溶液与分子筛前驱体粉末的质量比为2.5~8:1;采用磁力搅拌时,转速为100~150rad/min,搅拌温度为50℃~60℃,搅拌时间为2h~4h。
6.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,分子筛凝胶、四丙基氢氧化铵溶液、十六烷基三甲基溴化铵的质量比为80:50~100:4~6;反应温度为120℃~180℃,反应时间为8h~72h;干燥温度100℃~120℃,焙烧时间为4~8h,焙烧温度为550~600℃。
7.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤6中,ZrO2凝胶、TiO2凝胶与多级孔ZSM-11分子筛的质量比为:0.2~0.5:4~8:1。
8.根据权利要求1所述的二氧化锆-二氧化钛-ZSM-11分子筛的制备方法,其特征在于,所述步骤7中,烘干温度为105~120℃,烘干时间为4~8h;煅烧温度为500~600℃,煅烧时间为6~8h。
CN202011118441.3A 2020-10-19 2020-10-19 二氧化锆-二氧化钛-zsm-11分子筛的制备方法 Pending CN112239228A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011118441.3A CN112239228A (zh) 2020-10-19 2020-10-19 二氧化锆-二氧化钛-zsm-11分子筛的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011118441.3A CN112239228A (zh) 2020-10-19 2020-10-19 二氧化锆-二氧化钛-zsm-11分子筛的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112239228A true CN112239228A (zh) 2021-01-19

Family

ID=74169067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011118441.3A Pending CN112239228A (zh) 2020-10-19 2020-10-19 二氧化锆-二氧化钛-zsm-11分子筛的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112239228A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117486350A (zh) * 2024-01-02 2024-02-02 山东众思创环境工程有限公司 一种生物发酵有机废水的处理工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3709979A (en) * 1970-04-23 1973-01-09 Mobil Oil Corp Crystalline zeolite zsm-11
CN105347359A (zh) * 2015-11-27 2016-02-24 中国石油大学(北京) 一种孔道内含固体酸的沸石分子筛的合成及其应用
CN106745047A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 西京学院 一种丝光沸石的制备方法
CN108545756A (zh) * 2018-05-18 2018-09-18 山西大同大学 选择性一步法合成多种分子筛的方法
CN109502605A (zh) * 2018-12-07 2019-03-22 天津理工大学 一种多级孔zsm-11分子筛的制备方法
CN109876763A (zh) * 2019-03-15 2019-06-14 西安工程大学 一种二氧化锆/二氧化钛复合吸附材料的制备方法
CN111346666A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 中国科学院大连化学物理研究所 一种催化剂及合成气直接转化制高芳烃含量的液体燃料的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3709979A (en) * 1970-04-23 1973-01-09 Mobil Oil Corp Crystalline zeolite zsm-11
CN105347359A (zh) * 2015-11-27 2016-02-24 中国石油大学(北京) 一种孔道内含固体酸的沸石分子筛的合成及其应用
CN106745047A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 西京学院 一种丝光沸石的制备方法
CN108545756A (zh) * 2018-05-18 2018-09-18 山西大同大学 选择性一步法合成多种分子筛的方法
CN109502605A (zh) * 2018-12-07 2019-03-22 天津理工大学 一种多级孔zsm-11分子筛的制备方法
CN111346666A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 中国科学院大连化学物理研究所 一种催化剂及合成气直接转化制高芳烃含量的液体燃料的方法
CN109876763A (zh) * 2019-03-15 2019-06-14 西安工程大学 一种二氧化锆/二氧化钛复合吸附材料的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONG-JI LI ET AL.: ""Effect of Si-ATP/CTAB ratio on crystal morphology,pore structure andadsorption performance of hierarchical (H) ZSM-11 zeolite"", 《MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS》 *
张建民等: ""多级孔TiO2/ZSM-5催化剂的孔道效应对亚甲基蓝催化降解性能影响"", 《人工晶体学报》 *
曹怡等: "络合沉淀法制备Al_2O_3-ZrO_2复合粉", 《耐火材料》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117486350A (zh) * 2024-01-02 2024-02-02 山东众思创环境工程有限公司 一种生物发酵有机废水的处理工艺
CN117486350B (zh) * 2024-01-02 2024-03-19 山东众思创环境工程有限公司 一种生物发酵有机废水的处理工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. Research progress on green synthesis of various high-purity zeolites from natural material-kaolin
CN107512728B (zh) 插卡结构多级孔fau型沸石分子筛的制备方法
CN102303861B (zh) 以天然埃洛石为模板制备介孔炭材料的方法
CN108745274B (zh) 一种累托石介孔材料及其制备方法和应用
CN108654594B (zh) 一种固体酸催化剂及其制备方法以及用途
CN107282033B (zh) 一种用于空气voc处理的光催化剂及其制备方法
CN111333082B (zh) 一种全硅H-Beta分子筛及其制备方法和应用
CN109499619B (zh) TiO2/MIL-101光催化剂及其制备方法
CN101618312A (zh) 拟薄水铝石和γ-Al2O3空心微球吸附剂的制备及应用
CN104043477A (zh) 一种zsm-5/mcm-48复合分子筛及其制备方法和应用
CN113649064A (zh) 一种沸石分子筛负载金属催化剂及其合成方法与应用
WO2023092756A1 (zh) 一种功能型活性硅铝酸盐及其制备方法和应用
CN111115651A (zh) 纳米分子筛、合成方法及其用途
CN112239228A (zh) 二氧化锆-二氧化钛-zsm-11分子筛的制备方法
CN110451520B (zh) 一种磁性分子筛/秸秆炭复合材料及其制备方法和应用
Shang et al. Combination of spray drying encapsulation and steaming transformation toward robust hierarchical zeolite microspheres: Synthesis, formation mechanism and acid catalysis
CN105621452B (zh) 甘油脱水制备丙烯醛用的多级孔zsm-5催化剂及其制备方法
CN113135578B (zh) 一种硅锗isv沸石分子筛的制备方法
Feng et al. Recent progress in synthesis of zeolite from natural clay
CN105347358B (zh) 一种具有三维贯穿介孔多级孔道结构的沸石分子筛材料的制备方法
CN107840349B (zh) 纳米zsm-5多级孔聚集体的制备方法
CN108341416A (zh) 一种利用偏高岭土制备的针状纳米沸石材料及其方法与应用
CN115490243B (zh) 一种短b轴HZSM-5沸石分子筛及其制备方法和应用
Li et al. Studies on the preparation of fly ash-derived Fe-SSZ-13 catalysts and their performance in the catalytic oxidation of NO by H2O2
Chen et al. Wastewater treatment: application of new functional materials

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210119