[发明专利]一种IM-5分子筛及其催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子筛及催化剂，具体属于一种IM-5分子筛及其催化剂的制备方法。

背景技术

IM-5分子筛是法国石油公司于1998年开发的（WO98/17581）。2007年，Baerloeher小组利用改进的Charge Flipping算法，并结合IM-5分子筛的粉末衍射和电镜数据，首次解析了IM-5分子筛的拓扑结构（Christian Baerlocher et al.Science,2007,315,1113-1116），他们发现IM-5分子筛的孔道为二维十元环交错结构，孔道的有效尺寸为IM-5分子筛的独特之处在于除了具有分别沿a轴和c轴方向二维交错的十元环孔道外，还有一个沿b轴方向的短的孔道，该孔道具有一定的限制性，并与另外两个方向的孔道垂直连接，形成了一个尺寸大约为2.5nm的孔道，该孔道的存在使其在催化反应过程中既拥有二维孔道对分子的扩散限制，同时能适应更大的过渡中间体。另外，IM-5分子筛的热稳定性、水热稳定性及酸性特点均要优于ZSM-5，因此，在很多反应中IM-5分子筛都表现出更加优异的催化性能。例如，在石蜡裂化反应中，IM-5分子筛与ZSM-5分子筛得到的反应产物的分布接近，但是IM-5分子筛显示出了比ZSM-5分子筛更高的催化活性；在汽油裂解反应中，与ZSM-5相比，IM-5分子筛的高水热稳定性使它拥有更高的催化活性，同时，更多的强酸位使IM-5分子筛的反应产物中的olefin/paraffin比值更高。在正癸烷异构化等反应中表现出独特的催化性能（Corma A.et al.Journal of Catalysis,2000,189(2):382-394）。将Cu负载在IM-5分子筛上得到Cu/IM-5材料后用于NO的选择性催化还原反应，发现在所有测试条件下，Cu/IM-5的活性均高于Cu/ZSM-5。因此，IM-5分子筛无论是作为催化剂还是载体，在石油和精细化工等工业催化过程中的具有重要的应用价值。

到目前为止，关于IM-5分子筛合成的研究并不多，合成方法主要以法国石油公司的专利所公开的方法为主（WO98/17581）。具体过程是以N-甲基吡咯的双季铵盐（1,5-二（N-甲基吡咯）戊烷或1,6-二（N-甲基吡咯）己烷）为模板剂，在较高的碱度条件下采用水热法进行合成。Wang L等通过在体系中加入PEG（聚乙二醇）或CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）进行了IM-5分子筛的合成研究（Wang L et al.Materials Letters,2012,69,16-19），在同时加入PEG和CTAB后，得到了尺寸大约为35nm左右的IM-5分子筛。由于上述方法中所需模板剂在市场上没有销售，使用时只能在实验室合成，并且在合成过程中需要使用乙醚做溶剂，用丙酮洗涤产品，因此上述方法存在模板剂合成过程复杂、溶剂易挥发易爆、对污染环境等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作过程简便、环境友好且催化性能良好的IM-5分子筛及其催化剂的制备方法。

本发明提供的一种IM-5分子筛的制备方法，包括如下步骤：

1）合成液配制：按照Al₂O₃:SiO₂:X:Y:NaOH:NaBr:H₂O摩尔配比为0.01～0.1:1:0.05～1:0.1～1:0.2～1:0～1:30～300，在室温及搅拌下，将硅源、铝源、模板剂合成原料、溴化钠、氢氧化钠及水混合配制成合成液；其中X和Y为合成模板剂所需原料，X为1,5-二溴戊烷或1,6-二溴己烷，Y为N-甲基吡咯烷；

2）分子筛的晶化：将步骤1）的合成液于160～200℃下晶化4～15天；反应结束后，用去离子水洗涤至中性；

3）分子筛的干燥与焙烧：将步骤2）所得产物在100～120℃下干燥10～12h，500～580℃焙烧6～8h，得到IM-5分子筛产物。

所说的硅源为正硅酸乙酯、硅溶胶或硅胶。

所说的铝源为拟薄水铝石、铝酸钠或硫酸铝。

所说的合成液的摩尔配比为Al₂O₃:SiO₂:X:Y:NaOH:NaBr:H₂O=0.01～0.1:1:0.05～0.5:0.1～1.:0.2～0.8:0～0.5:30～100。

所说的晶化时间为6～12天。