[发明专利]一种基于半纤维素的分子筛制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分子筛合成领域，特别涉及一种基于半纤维素为模板剂的分子筛制备方法。

背景技术

早在1756年，科学家就发现了天然沸石，19世纪末，研究人员通过对天然沸石生长环境的模拟，人工沸石在高温高压下合成，直至20世纪40年代，大规模低温水热合成沸石开始兴起。如今，随着石油化工、精细化工的快速发展，人们环保意识逐步增强，沸石分子筛作为一种高效清洁催化剂，也得到越来越广泛的开发与应用。由于沸石分子筛具备孔结构丰富、孔道分布规则、比表面积大、热稳定性和水热稳定性高等特点，使其在离子交换、选择催化、吸附分离等领域具备不可估量的价值。目前分子筛的合成方法主要包括水热晶化法、干胶转化法、晶种导向法、微波辐射法等，随着对沸石分子筛性能要求的不断提高，合成多级孔道沸石分子筛备受关注，模板剂法、脱除骨架原子法、有机硅烷化法等方法也被广泛研究。

半纤维素作为一种天然高分子多糖聚合物，在植物中含量约15-35％，是仅次于纤维素的第二大产量丰富的可再生天然聚合物。一般认为，半纤维素是植物细胞壁去除果胶质后得到的易溶于碱的异质多聚体，既有均一聚糖也有非均一聚糖，根据其一级结构，可分为木聚糖、甘露聚糖、β-葡聚糖和木葡聚糖四大类。虽然半纤维素年产量巨大，但目前绝大多数的半纤维素并没有得到有效利用，如农业秸秆直接被焚烧、造纸厂制浆废料被倒掉等现象依然普遍存在，这不仅造成了宝贵的可再生资源严重浪费，而且对环境污染也造成了恶劣的影响。近年来，随着半纤维素提取工艺的成熟，对半纤维素的综合利用正受到越来越多科研人员的重视。如，专利CN 102731475A发明了对烟草废弃物中的烟碱和半纤维素重复回收利用的一种方法，专利CN 103709328和专利CN 104945641A分别发明了利用半纤维素基制备有机—无机复合水凝胶和复合薄膜的方法，专利CN 105036123A发明了一种基于半纤维素制备石墨烯的方法；但是对于采用半纤维素为模板的多种骨架结构的分子筛的制备，目前还未有与此相关的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备过程简单、成本低廉、绿色环保，实现可再生资源充分利用的基于半纤维素的分子筛制备方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种基于半纤维素的分子筛制备方法，其特征在于：以半纤维素为模板剂，通过水热合方式获得分子筛。

在分子筛水热合成体系中加入半纤维素,其中水热体系内半纤维素的质量浓度范围为0.1-15％。

所述半纤维素是经完全溶解，待用。

具体，是将半纤维素溶于去离子水中，调节PH值至7-11，加热使其完全溶解，待用；

或，将半纤维素直接溶于去离子水加热使其完全溶解，待用。

所述的水热合成是先将完全溶解的半纤维素与制备不同类型分子筛所需的相应铝源、硅源、碱源、金属阳离子、模板剂、矿化剂、水等原料充分混合，即在原来分子筛制备方法的基础上，添加半纤维素；然后根据不同分子筛的合成过程，放置相应时间使其水解完全，最后将水解后的溶液转入聚四氟乙烯内衬的晶化釜中，在适宜温度和时间下完成水热晶化。将晶化后分子筛分离、洗涤，并在相应温度下干燥、焙烧，即可得半纤维素基分子筛。制备出的分子筛可包括MFI型、MWW型、FAU型、MOR型等多种骨架结构的分子筛。

所述半纤维素为来源于从针叶、阔叶或禾本科草植物中直接提取分离获得的固体粉末；来源于小麦玉米秸秆或烟草农业的废料的固体粉末；或来源于化学制浆、造纸厂工厂废弃物的固体粉末。

本发明所具有的优点：

本发明选取来源广泛的半纤维素为模板剂制备多种骨架结构的分子筛，半纤维素来源可包括植物直接提取分离、农业废料回收利用、工厂废弃半纤维素提纯等多种途径；制备出的分子筛可包括MFI型、MWW型、FAU型、MOR型等多种骨架结构的分子筛；本发明实现了对可再生资源的充分利用，绿色环保、成本低廉；本发明制备出的多种骨架类型的沸石分子筛具备形貌规则、多级孔道的特点。

附图说明

图1A为本发明实施例提供的添加半纤维素模板剂制备的A-ZSM-5分子筛SEM图(500nm)。

图1B为本发明实施例提供的添加半纤维素模板剂制备的A-ZSM-5分子筛SEM图(1.00μm)。

图2A为未添加半纤维素模板剂制备的B-ZSM-5分子筛SEM图(500nm)。

图2B为未添加半纤维素模板剂制备的B-ZSM-5分子筛SEM图(1.00μm)。