[发明专利]一种ZSM-5/丝光沸石复合分子筛的合成方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种ZSM-5 /丝光沸石复合分子筛的合成方法，属于分子筛催化材料合成领域。

 

背景技术

ZSM-5分子筛和丝光沸石由于具有良好的择形催化性能和较好的热稳定性，被广泛的应用在石油化工等领域。但是由于这两种分子筛孔径均匀单一，所以不利于处理组分复杂的原料。复合分子筛是一类拥有多种组成的复合结构的分子筛材料，其孔道和酸性质是其组成分子筛孔道和酸性质的有机结合，具有优于单独分子筛的多级孔道和合理的酸分布，在处理分子直径大小不一的复杂反应物时，可以发挥协同催化效应，所以表现出优异的催化性能。

CN1565967A 公开了一种制备丝光沸石/ZSM-5混晶材料的方法。该方法是将丝光沸石投入到硅源、铝源、无机酸、氟化物、水配制成的ZSM-5分子筛合成体系中，晶化合成出丝光沸石/ZSM-5混晶材料。虽然该方法避免了使用昂贵的有机物模板剂，但是由于使用了有毒的氟化物，在制备混晶材料过程中有可能危机到操作人员的健康以及对环境造成污染。

CN101091920A 公开了一种丝光沸石/ZSM-5共生分子筛的制备方法。该方法是将硅源、铝源、无机酸、有机模板剂、水配制成复合分子筛反应体系，再晶化制备出丝光沸石/ZSM-5共生分子筛。

CN101190418A公开了一种小晶粒丝光沸石/ZSM-5共生分子筛的制备方法。该方法是将硅源、铝源、无机酸、有机模板剂、水混合作为主合成体系，再添加用硅源、铝源、无机酸、有机模板剂等原料制备的纳米无定型物质，制备出丝光沸石/ZSM-5共生分子筛。

CN101190791A公开了一种ZSM-5/丝光沸石共生分子筛的制备方法，是将硅源、铝源、无机酸、水混合作为主合成体系，加入含ZSM-5和丝光沸石前驱体的晶种，控制分子筛前驱体合成溶液的摩尔组成和溶液pH值，制备出了由ZSM-5和丝光沸石组成的共生分子筛，其中采用含ZSM-5和丝光沸石前驱体的晶粒在1～500nm的无定形物作为晶种，其中含有ZSM-5分子筛的前驱体比例为85%～99%，该晶种以ZSM-5为主，其制备仍需要加入有机模板剂。

CN101722034A公开了一种丝光沸石/ZSM-5核壳型分子筛的制备方法，该专利是先将丝光沸石在有机改性剂中处理，然后将处理后的丝光沸石与硅源、铝源、有机模板剂等组成的ZSM-5沸石合成体系混合，最后制备出丝光沸石/ZSM-5核壳型分子筛。

上述专利技术大多都存在两方面缺陷，一个是所合成产品虽然都有ZSM-5和丝光沸石两种组分，但是其晶体结构多为共晶混晶结构，或者是复合程度还比较低，还不能做到更加精确地定向合成。另一个是合成过程中都使用了有机模板剂。有众所周知，有机模板剂在沸石分子筛的制备成本中所占的比例是最高的，模板剂的使用还增加了从复合分子筛中脱除模板剂的操作步骤，不但增加成本，而且污染环境。并且操作人员在接触有机模板剂的时候会对身体健康造成极大的危害，由于这些原因，很多性能优异的沸石分子筛材料不能在工业中大规模应用。所以开发经济环保的沸石分子筛合成技术是新型催化材料得以广泛应用的基础。

 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种低成本绿色合成ZSM-5/丝光沸石复合分子筛的方法。该方法合成原料为常规无机材料，不含有毒有害物质，整个制备过程绿色环保，操作步骤简单易行。

本发明的ZSM-5/丝光沸石复合分子筛的制备方法包括以下内容：

（1）结构导向剂的制备

将丝光沸石按照一定液固比加入到碱溶液中，搅拌混合一定时间后，装入密闭反应器中于一定温度条件下进行反应，所得悬浊液产物即为结构导向剂；

（2）复合分子筛的合成

按照5～7Na₂O∶20～50SiO₂∶A1₂O₃∶620～1100H₂O的摩尔配比，首先将无机碱、铝源、硅源和水搅拌合成初始硅铝凝胶；混合均匀后加入步骤（1）制备的结构导向剂和ZSM-5沸石；搅拌均匀后在150～200℃，晶化15～45h，水热合成出ZSM-5/丝光沸石复合分子筛。

根据本发明的ZSM-5/丝光沸石复合分子筛的合成方法，优选在步骤（2）中加入结构导向剂的同时加入氯化物MCl，M为钠或钾，以增加所得到复合材料产品的复合度。氯化物的加入量以MCl/Al₂O₃计的摩尔比为1.5～5。