[发明专利]采用晶种导向法合成富硅ZSM-5沸石分子筛的方法

说明书

本发明涉及分子筛制备，旨在提供采用采用晶种导向法合成富硅ZSM‑5沸石分子筛的方法。该种采用晶种导向法合成富硅ZSM‑5沸石分子筛的方法包括步骤：将碱源、硅源、晶种、有机添加剂和R源置于研钵中混合，研磨两分钟后，将混合物转至反应釜中，在100～260℃晶化2h～7d；然后，对反应产物抽滤、烘干，即制得ZSM‑5沸石分子筛原粉。本发明制备富硅ZSM‑5沸石分子筛的方法，由于没有使用溶剂，大大提高了产率，减少了在生产过程中不必要的损耗，极大地减少了污染物的排放；该方法还避免使用了价格昂贵的有机模板剂，极大地降低了合成的成本。

技术领域

本发明是关于分子筛制备领域，特别涉及采用采用晶种导向法合成富硅ZSM-5沸石分子筛的方法。

背景技术

沸石分子筛材料，包括硅铝分子筛、磷铝分子筛等，在石油化工、精细化学和环境保护等领域有着广泛的应用。其中，MFI结构沸石分子筛作为一种硅铝沸石分子筛材料，具有很好的水热稳定性、择型性、热稳定性等优点而广泛地应用在二甲苯异构、甲醇制丙烯、催化脱蜡等反应过程中。

然而，在现阶段的合成过程中，通常需要有机模板剂来导向合成ZSM-5沸石分子筛，常见的有机模板剂有四丙基氢氧化铵，溴化四丙基溴化铵，1,6-己二胺，正丁胺等。使用这些有机模板剂不仅成本高昂，而且污染环境。避免在合成ZSM-5沸石分子筛的过程中使用有机模板剂是近些年来研究者研究的重点和难点。研究者近些年发现通过仔细地调整起始原料的配比就能够在没有有机模板剂存在下就能合成ZSM-5沸石分子筛，但是通常合成的ZSM-5沸石分子筛的Si/Al通常小于20，即使在合成过程中加入有些有机添加剂，其Si/Al也不超过50。因此，合成高硅甚至是全硅的ZSM-5沸石分子筛在缺少有机模板剂的条件下具有十分重要的意义。

最近，由肖丰收教授等发展了在没有有机模板剂存在下仅仅加入少量晶种就成功地合成了多种沸石分子筛，包括Beta，LEV，ZSM-22，ZSM-23等沸石。然而遗憾的是，这些所合成的沸石分子筛也是富铝的。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种在无溶剂路线下添加少量甲醇或者乙醇，采用晶种导向法合成全硅及高硅MFI结构ZSM-5沸石分子筛的方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种采用晶种导向法合成富硅ZSM-5沸石分子筛的方法，具体包括下述步骤：

将碱源、硅源、晶种、有机添加剂和R源置于研钵中混合，研磨两分钟后，将混合物转至反应釜中，在100～260℃晶化2h～7d；然后，对反应产物抽滤、烘干，即制得ZSM-5沸石分子筛原粉(由于残留在孔道里的乙醇可以通过水洗洗掉，这样能够得到孔道完全开放的ZSM-5沸石分子筛)；

所述碱源采用硅酸钠或氢氧化钠；所述硅源采用固体硅胶或白炭黑；所述晶种采用全硅ZSM-5沸石晶种；所述有机添加剂采用甲醇或者乙醇(甲醇或乙醇仅仅是孔道填充剂，不充当有机模板剂)；

所述R源采用铝源、铁源、硼源或镓源中的任意一种，R₂O₃是指Al₂O₃、Fe₂O₃、B₂O₃或Ga₂O₃；铝源为薄水铝石或偏铝酸钠，铁源为硝酸铁，硼源为硼酸，镓源为氧化镓；

其中，各原料的添加量满足摩尔比范围：SiO₂∶R₂O₃∶Na₂O∶乙醇或甲醇＝1∶0～0.01∶0.02～0.15∶0.5～3；晶种的添加量与SiO₂的质量比为1～10％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：