[发明专利]一种多级孔铁-二氧化钛/ZSM-5分子筛的制备方法

说明书

本发明公开了一种多级孔铁‑二氧化钛/ZSM‑5分子筛的制备方法，具体为，以热活化改性后的凹凸棒土为无定型硅源，偏铝酸钠为补充铝源，四丙基氢氧化铵为模板剂，聚乙二醇1000为介孔导向剂，加入TiO₂凝胶以及九水硝酸铁，采用一步水热法直接合成多级孔Fe‑TiO₂/ZSM‑5分子筛。本发明制备的多级孔Fe‑TiO₂/ZSM‑5分子筛，能够合成光催化性能强、光催化效率高、孔道兼具微介孔、比表面积大的光催化材料，同时操作简单、绿色环保并可多次循环使用，在处理印染废水中亚甲基蓝及罗丹明B的降解过程中起到显著效果。

技术领域

本发明属于分子筛制备技术领域，具体涉及一种多级孔铁-二氧化钛/ZSM-5分子筛的制备方法。

背景技术

ZSM-5分子筛因其具有独特的孔道结构、高的比表面积和优异的水热稳定性，在石油化工、环境保护、精细化工等多个绿色化工新兴领域得到广泛的应用。作为MFI结构沸石分子筛的典型代表，ZSM-5具有平行于a轴的“之”型孔道和平行于b轴的直孔道，而较大的直孔道更有利于小分子的扩散。通过调整a轴和b轴的长度可以调控ZSM-5分子筛晶粒形貌，进而影响其活性和选择性。但ZSM-5分子筛的微孔孔径单一且尺寸较小，使分子的扩散受到限制，兼具微孔、介孔和大孔的多级孔ZSM-5分子筛则应运而生，可提高孔道扩散能力，将偶氮染料作为目标去除物进行降解。然而，传统的吸附法易发生二次污染，再生吸附能力有限，单纯的吸附作用不足以满足绿色、环保、高效的处理要求。故将多级孔分子筛与具有光催化活性位点的多种金属进行复合，拓展分子筛在光催化领域的应用，以分子筛的多级孔结构作为有效载体，进行染料聚集，同时负载TiO₂金属氧化物，使其具有电子空穴和活性位点，对染料进行光催化降解，高效环保可重复利用。此外，掺杂离子态铁(Fe³⁺)，可以加快光催化反应速率，降低成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级孔铁-二氧化钛/ZSM-5分子筛的制备方法，制备得到光催化性能良好的多级孔材料。

本发明所采用的技术方案是，一种多级孔铁-二氧化钛/ZSM-5分子筛的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，制备澄清透明的TiO₂凝胶；

步骤2，将凹凸棒土分别与硝酸和氢氧化钠溶液进行充分接触反应，均匀分散后，研磨，得到无定型硅源粉末；

步骤3，利用无定型硅源粉末制备分子筛凝胶；

步骤4，向经步骤3后得到的分子筛凝胶中加入四丙基氢氧化铵溶液和聚乙二醇，放入密闭的水热反应釜中，进行水热反应，反应结束后抽滤，干燥，焙烧，得多级孔ZSM-5分子筛；

步骤5，向TiO₂凝胶和无水乙醇中加入Fe(NO₃)₃·9H₂O、以及多级孔ZSM-5分子筛，混合搅拌，得到Fe³⁺-TiO₂/ZSM-5分子筛凝胶；

步骤6，将Fe³⁺-TiO₂/ZSM-5分子筛凝胶放入烘箱中，烘干，冷却，研磨，之后在马弗炉中高温煅烧，自然冷却，即可得到多级孔Fe-TiO₂/ZSM-5分子筛。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体为：在10～40℃条件下，将钛酸乙酯加入无水乙醇中，按转速为15～30rad/min剧烈搅拌20～50min，，使其混合均匀，然后向其中逐滴加入质量浓度为15％的硼酸溶液和去离子水，之后继续强烈搅拌2～4h，在20℃的条件下静置，得到TiO₂凝胶；钛酸乙酯、无水乙醇、硼酸的物质的量之比为1：30～60：0.1～0.5。

步骤2中，具体为：