CN113184875A - 一种全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛的制备方法,包括以下步骤:(1)预制反应液:在氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇和尿素的超纯水混合溶液中,逐滴滴加正硅酸乙酯后,充分搅拌;(2)均相反应:将步骤(1)中搅拌后的反应液进行均相反应;(3)将步骤(2)反应后的溶液洗涤后,取沉淀物干燥;(4)煅烧:取步骤(3)中干燥后的产物,进行煅烧,即得所述全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛。本发明能够在较低温度下制备出全硅型短b轴ZSM‑5沸石分子筛,避免在高温过程中的聚集。制备过程简单,制备的材料为全硅型、且具有短b轴,具有进一步的研究前景。
Description
技术领域
本发明涉及催化材料领域,具体涉及一种全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛的制备方法。
背景技术
分子筛具有独特的孔结构和可调节的酸位,在形状选择和催化反应中得到了广泛的应用。ZSM-5分子筛由于其特殊的MFI结构和酸位,在工业的研究领域被选用为催化有机物反应的沸石材料之一。然而,传统的ZSM-5微孔通道又长又小,限制了反应物和产物分子在孔结构内的扩散效率,导致重烃难以扩散出沸石的微孔。此外,这些碳氢化合物在传统ZSM-5的长微孔孔道内进一步发生聚合反应,最终沉积成焦炭堵塞微孔孔道,导致沸石失活。从而,反应物和产物在微孔通道内有限的扩散容易发生重复裂化。因此,设计改造传统的ZSM-5分子筛使其成为新型催化材料是非常具有挑战性的。
已知ZSM-5分子筛具有独特的骨架结构,两组10元环通道相交,即一组平行于b轴的直线通道,另一组平行于a轴的锯齿形通道。一般认为,客体分子在直通道中的扩散速度要快于在锯齿通道中的扩散速度。因此,为了通过控制分子扩散来控制产物的选择性,应该合成具有特定形貌的ZSM-5。此外,与铝硅酸盐沸石相比,硅酸盐沸石具有较高的热稳定性和疏水性。铝相关的酸性中心的缺乏也抑制了不希望发生的反应,如结焦反应。因此,研究制备一种全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛具有重要的意义,未来将有非常好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷,提供一种新型催化材料,拓宽催化材料的范围,同时该催化材料具有短b轴、并作为一种全硅型分子筛,在后续进行选择性控制及结焦反应抑制上具有更佳的研究前景。
为了达到上述目的,本发明提供了一种全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛的制备方法,包括以下步骤:
(1)预制反应液:在氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇和尿素的超纯水混合溶液中,逐滴滴加正硅酸乙酯后,充分搅拌;
(2)均相反应:将步骤(1)中搅拌后的反应液进行均相反应;
(3)将步骤(2)反应后的溶液洗涤后,取沉淀物干燥;
(4)煅烧:取步骤(3)中干燥后的产物,进行煅烧,即得所述全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛。
其中,步骤(1)中氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇、尿素和正硅酸乙酯的加入量为0.05g:7.785~9.575mmol:0.0636ml:1.0g:5.957ml。
进一步的,氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇、尿素、正硅酸乙酯和纯水的加入量为0.05g:7.785~9.575mmol:0.0636ml:1.0g:5.957ml:6.06~7.85mmol。
步骤(2)中均相反应的反应温度为140-190℃,反应时间为48小时。
步骤(4)中煅烧温度为500-650℃,反应时间为6小时。
步骤(3)中洗涤采用超纯水和无水乙醇交叉离心洗涤6次。
步骤(2)中将反应液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,放置在均相反应器中进行均相反应;所述步骤(4)中煅烧于马弗炉内完成。
本发明相比现有技术具有以下优点:
本发明能够在较低温度下制备出全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛,避免在高温过程中的聚集。制备过程简单,制备的材料为全硅型、且具有短b轴,具有进一步的研究前景。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备所得产品的XRD谱图;
图2为本发明实施例1中制备所得产品的高分辨透射电镜图。
具体实施方式
实施例1
室温下,取7.85ml的纯水,倒入容器中,在搅拌的条件下加入0.05g氢氧化钠、7.785ml四丙基氢氧化铵溶液(浓度1.23M)、0.0636ml异丙醇和1.0g尿素,最后再逐滴滴加5.957ml正硅酸乙酯。然后充分搅拌6小时,之后将均匀的溶液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,放置在均相反应器中,在180℃下反应48小时。再用超纯水和无水乙醇交叉离心洗涤6次,随后转移至马弗炉内在550℃下煅烧6小时,即得本发明产品。
如图1所示,制备得到的产品呈现出ZSM-5的XRD衍射峰,说明成功合成了ZSM-5沸石分子筛。
如图2所示为所得的产品的高分辨透射电镜图,可以从图中清晰的观察到合成的ZSM-5分子筛材料具有高达552.26nm和146.14nm的a轴和c轴,同时也具有低至43.06nm的b轴。
实施例2
室温下,取6.06ml的纯水,倒入容器中,在搅拌的条件下加入0.05g氢氧化钠、9.575ml四丙基氢氧化铵溶液(浓度1.0M)、0.0636ml异丙醇和1.0g尿素,最后再逐滴滴加5.957ml正硅酸乙酯。然后充分搅拌6小时,之后将均匀的溶液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,放置在均相反应器中,在180℃下反应48小时。再用超纯水和无水乙醇交叉离心洗涤6次,随后转移至马弗炉内在550℃下煅烧6小时,得到全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛。
效果实施例
对实施例二中合成的材料进行二氧化碳甲烷化反应的研究。
反应条件为:取0.1g样品,从200℃升温至450℃,在80vol%H2-20vol%CO2的混合气中进行反应。结果表明,该材料具有16-30%的二氧化碳转化率,说明合成的材料可以直接被作为催化剂来进行反应。
Claims (6)
1.一种全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)预制反应液:在氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇和尿素的超纯水混合溶液中,逐滴滴加正硅酸乙酯后,充分搅拌;
(2)均相反应:将步骤(1)中搅拌后的反应液进行均相反应;
(3)将步骤(2)反应后的溶液洗涤后,取沉淀物干燥;
(4)煅烧:取步骤(3)中干燥后的产物,进行煅烧,即得所述全硅型短b轴ZSM-5沸石分子筛。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中氢氧化钠、四丙基氢氧化铵、异丙醇、尿素和正硅酸乙酯的加入量为0.05g:7.785~9.575mmol:0.0636ml:1.0g:5.957ml。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中均相反应的反应温度为140-190℃,反应时间为48小时。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中煅烧温度为500-650℃,反应时间为6小时。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中洗涤采用超纯水和无水乙醇交叉离心洗涤6次。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中将反应液移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,放置在均相反应器中进行均相反应;所述步骤(4)中煅烧于马弗炉内完成。
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