[发明专利]利用硅聚合度及铝聚合度有效控制ZSM-5粒径的方法

说明书

本发明属于沸石分子筛合成技术领域，具体为一种利用硅聚合度及铝聚合度不同有效控制ZSM‑5沸石分子筛粒径的方法。沸石粒径大小是影响分子筛催化性能的重要因素。本发明主要通过简单调节硅源及铝源聚合度，可以很有效的控制沸石粒径。本方法合成步骤非常简便，十分易于工业化。样品XRD及SEM显示硅聚合度改变使得沸石粒径得以有效控制。

技术领域

本发明属于沸石分子筛合成技术领域，具体为一种利用硅聚合度及铝聚合度有效控制ZSM-5沸石分子筛粒径的方法。

背景技术

沸石是一种微孔结晶化硅铝酸盐(aluminosilicate)，骨架通常的硅氧四面体和铝氧四面体通过共价键相互连接构成(化学通式为[M₂(I),M(II)]O·Al₂O₃·nSiO₂·mH₂O，(其中，M(I)和M(II)分别为一价和二价金属(通常为Na，Ca，Ka等，n为沸石硅铝比))。ZSM-5沸石属于第二代沸石，具有典型的MFI结构。由于具有特殊二维直孔道系统及交叉孔道结构，较高的水热稳定性、择形性和亲油疏水能力，ZSM-5已逐步发展成为石油化工领域首选催化材料。

CN200510028781.6涉及一种控制沸石粒径，制备小晶粒ZSM-5沸石的方法。通过以水玻璃、硅溶胶或白炭黑为硅源，铝盐或铝酸盐为铝源，反应混合物的摩尔配比：XNa₂O∶YAl₂O₃∶100SiO₂∶ZH₂O，其中，X＝4～36，Y＝0～3，Z＝1400～6000，在晶化前向晶化母液中加入少量晶种导向剂，经晶化得到小晶粒的ZSM-5沸石的技术方案，较好地控制了沸石粒径大小。解决以往技术中小晶粒ZSM-5沸石制备方法中存在使用较多模板剂、晶化时间长、成本较高以及环境污染大的问题。CN200910072747.7介绍了一种将预晶化晶种加入到无模板剂合成纳米ZSM-5分子筛的凝胶体系中，再于160～180℃下晶化24小时，冷却至室温将产物离心过滤、洗涤、干燥、焙烧，控制ZSM-5分子筛粒径的方法，制得高度聚集的、无杂晶相的纳米尺度晶体，具有成本低、环保的优点。CN200510200328.9介绍了一种高硅铝比ZSM-5沸石分子筛的粒径控制方法，使用表面活性剂，将其加入到酸化的铝盐溶液中，然后将由水玻璃、模板剂、晶种所形成的碱性溶液慢慢地滴加到铝盐溶液中，所得反应的混合物总组成符合Na₂O∶Al₂O₃∶SiO₂∶H₂O＝1.5-4.0:1:20-280:500-2000的摩尔比，然后将该反应混合物按常规方法水热晶化。该方法所合成的小晶粒ZSM-5沸石分子筛，硅铝比高，而且晶粒尺寸均匀。CN200810204150.9公开了一种控制ZSM-5分子筛粒径得到纳米沸石的合成方法，将偏铝酸钠或硫酸铝、硅溶胶或水玻璃、氢氧化钠和异丙胺制成反应混合物，再将反应混合物进行水热晶化，最后水热晶化好的反应混合物经常规的过滤、洗涤、干燥、焙烧，得纳米ZSM-5分子筛。所合成的ZSM-5分子筛晶粒截面的平均直径不大于100nm，具有较高的比表面积，生产流程短，成本低，利于工业化生产和应用的优点。

以上专利所述方法中，很少用到本发明所用控制硅聚合度及铝聚合度的方法来控制沸石粒径，且基本为静态晶化，晶化过程没有搅拌。本发明通过使用具有不同硅聚合度的硅源或者具有不同铝聚合度的铝源，调节模板剂及硅源、铝源的比例，在晶化过程中加以搅拌，得到粒径不同的ZSM-5沸石。

发明内容

本发明所要解决的关键技术问题是现有技术得到不同粒径沸石尤其是纳米ZSM-5沸石分子筛，制备过程繁琐、晶化时间长、成本较高以及环境污染大、不易于工业化。本发明提供一种新的控制ZSM-5分子筛粒径的方法，具有可以有效控制沸石粒径，得到纳米、微米ZSM-5分子筛的特点。

为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：