[发明专利]一种ZSM-5沸石的改性处理方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种沸石改性方法，属于分子筛合成改性领域，具体的说是一种ZSM-5沸石的后处理改性方法。

 

背景技术

随着化学合成方法的发展，人们为寻找更有效的手段，开始把超声波引入材料的合成。超声波所具有的高效能在材料化学中起到了光、电、热方法所无法达到的作用。超声波早己广泛应用于金属探场、地质找矿、海洋探测及生物降解等许多领域；超声波在有机合成、聚合反应、结晶过程、萃取分离、超细粉体制备等方面也体现出巨大的优势，具有广阔的应用前景。

超声波在特种分子筛材料合成，高性能催化剂制备等方法已有了大量的报道。钟声亮等在2005年的高等学校化学学报发表了一篇超细4A分子筛的超声波低温快速合成的文章，将超声波引入4A分子筛的合成过程中，得到了一种粒度远小于常规水热法合成的超细颗粒4A分子筛。

专利CN101205074 A Method for preparing titanium-containing meso-porous molecular sieve material，公开了一种含钛介孔分子筛材料的制备方法，该专利也引入了超声处理步骤，超声波强化了传质过程，消除了局部浓度不均现象，降低了TiO₂的团聚，提高了介孔分子筛的结晶度。

ZSM-5沸石因其规整的微孔结构，适宜的酸性，良好的热稳定性和水热稳定性在石油工业得以广泛使用。ZSM-5沸石具有两种互相交叉的孔道体系，孔径分别为5.1×5.5 nm和5.3×5.6 nm，是典型的微孔结构。微孔ZSM-5沸石在涉及大分子的反应中，其狭窄的孔道（小于2nm）极易引起反应物料的传质扩散阻力过大，大分子反应物极难进入晶体孔道内部进行反应，这样就不能充分发挥沸石的催化效能；并且大分子产物从孔道内部扩散出来也较为困难，极易结焦引起催化剂失活。对ZSM-5沸石进行碱处理改性是扩大沸石孔道的一个有效的方法。

《Appl Catal》（2001,219:33-43）采用0.2mol/L的NaOH溶液处理ZSM-5沸石300min，通过碱选择性脱除沸石骨架中的硅元素而在沸石晶体中形成了比较规整的介孔结构，改性后介孔比表面积从6.6 m²/g 增加到115.4m²/g，微孔比表面积则从296.4 m²/g降低到205m²/g。虽然微孔比表面积保留较多，但是介孔含量还比较低。

专利CN101428817A将ZSM-5沸石用0.1~5mol/L的碱溶液于20~90℃处理10~48小时，得到一种直径为160~190nm的大空腔结构的ZSM-5沸石，其介孔比表面积最高可以达到217 m²/g左右，但是其微孔比表面积遭到严重破坏，仅有141.3m²/g，这样会大大降低沸石的反应活性。

专利CN1530322A将ZSM-5沸石用0.1~0.5mol/L的碱溶液于50~100℃处理1~7小时，最高可以获得250m²/g的介孔比表面积，是目前最高的，但是其微孔结构也是破坏严重。

目前，已报道的关于ZSM-5沸石碱处理的文献和专利，主要目的是用碱破坏ZSM-5沸石的部分微孔结构来制造介孔，提高介孔比表面积，扩大ZSM-5沸石的孔径来改善物质在沸石晶体中的内扩散，从而达到提高催化性能的目的。然而现有技术还有两个明显的缺点：一是介孔比表面积还比较低，最高的是CN1530322A，接近250 m²/g；二是当得到较高介孔的时候，ZSM-5沸石的微孔晶体结构破坏比较严重，微孔表面积过低，这会严重降低沸石的催化活性。所以提供更高介孔比表面积，保持完整微孔结构的ZSM-5沸石材料还有待于开发。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种ZSM-5沸石的改性处理方法，以制备一种具有更高介孔比表面积、并且保持完整微孔结构的ZSM-5沸石产品。

本发明提供的ZSM-5沸石的改性处理方法包括以下步骤：

（1）取ZSM-5沸石，按照一定比例加入碱溶液和低分子量有机溶剂；

（2）将步骤（1）的沸石悬浊液体系置于超声波环境中进行处理；

（3）超声波处理后的沸石悬浊液体系转入密闭容器中进行碱处理；

（4）经过滤、洗涤得到改性处理后的ZSM-5沸石。