[发明专利]采用二氧化硅纳米胶晶固相转化法制备纳米颗粒密堆积结构多级孔分子筛的方法

说明书

采用二氧化硅纳米胶晶固相转化法制备纳米颗粒密堆积结构多级孔分子筛的方法，向去离子水中加入NaOH与模板剂，混合均匀后加入向混合溶液中加入二氧化硅纳米胶晶与介孔碳复合物，搅拌均匀，得到混合溶液；其中，二氧化硅纳米胶晶与介孔碳复合物中二氧化硅纳米胶晶尺寸为20‑80nm；将混合溶液转移至反应釜中，在100℃‑160℃条件下水热晶化24h‑120h，得到纳米颗粒密堆积结构多级孔分子筛。本发明以二氧化硅纳米胶晶/介孔碳复合物为前体，通过固相转化将二氧化硅纳米胶晶结晶为分子筛纳米颗粒，不需要引入新的硅源，节省原料；采用单次水热合成，条件温和，制备过程简单，合成周期短；易于放大，可以大批量合成。

技术领域

本发明涉及一种采用二氧化硅纳米胶晶固相转化法制备纳米颗粒密堆积结构多级孔分子筛的方法。

背景技术

传统的微孔沸石分子筛具有特定的有序微孔结构及适宜且可调的B酸位点，从而具有优异的择形催化性能，并能为反应提供适宜的酸催化强度；但同时也因为其孔径较小、微孔长度较长，使得大分子在微孔内的传质阻力较大，从而影响催化剂的催化活性和寿命(Pérez-Ramírez J,Christensen CH,Egeblad K,et al.Hierarchical zeolites:enhanced utilisation of microporous crystals in catalysis by advances inmaterials design[J].Chemical Society Reviews,2008,37(11):2530-2542.)。而有序介孔材料则具有较大(2～50nm)且排列均匀整齐的介孔结构，极大地改善了传质阻力，适合大分子传输(Corma A.From Microporous to Mesoporous Molecular Sieve Materials andTheir Use in Catalysis[J].Cheminform,1997,28(52):2373-2420.)。

结合微孔沸石分子筛和有序介孔材料的优点，多级孔分子筛应运而生。多级孔分子筛同时具有有序微孔和有序介孔结构，其微孔结构可以为反应提供微孔择形催化效应和合适的酸性位点，介孔结构则有利于加快反应物和产物分子的传输(HartmannM.Hierarchical Zeolites:A Proven Strategy to Combine Shape Selectivity withEfficient Mass Transport[J].AngewandteChemie International Edition,2010,43(44):5880-5882.)。因其独特的结构性质，多级孔分子筛广泛应用于催化、吸附分离、分子筛膜等领域。

分子筛纳米颗粒通过密堆积可形成特定形貌的多级孔分子筛，其分子筛纳米颗粒提供分子筛特定孔径的有序微孔，纳米颗粒间紧密堆砌可构成大/中孔结构，同时微孔及大/中孔尺寸可通过调控分子筛骨架种类，以及变换堆积颗粒的大小来进行定向调控。目前已报道的纳米颗粒密堆积结构多级孔分子筛的制备均采用介孔碳为硬模板，而结晶手段主要有水蒸气辅助结晶法(SAC)和多次循环水热生长法(MTH)。

SAC法合成纳米颗粒密堆积结构多级孔分子筛利用的是浸润原理，事先将分子筛合成所需要的硅铝源及结构导向剂(SDA)按照一定的合成比例加入到介孔碳模板上，并进行充分搅拌均匀，然后将其放入特定的敞口容器后，放置于水热反应釜内，同时在釜底加入一定量的水。在高温环境下，沸石晶体的晶核形成和生长都在热的水蒸气循环氛围下完成，因此称为水蒸气辅助结晶法。使用SAC法合成多级孔分子筛对沸石生长液组成要求苛刻，目前仅能合成MFI骨架结构的纳米颗粒密堆积多级孔分子筛。(Wei Fan,Mark A.Snyder,Sandeep Kumar,et al.Hierarchical nanofabrication of microporous crystals withordered mesoporosity[J].Nature Materials,2008,7(12):984-991.)。此外，该法受限于反应物料需要与溶剂水隔离(通过将反应物料置于敞口瓶)，合成规模较小，难以放大。