[发明专利]一种基于双季鏻类离子液体的ZSM-5分子筛纳米片制备方法

说明书

本发明公开了一种ZSM‑5分子筛纳米片的制备方法，该方法以双季鏻类离子液体为模板剂，包括以下步骤：首先利用三烷基膦和双卤代烷烃合成长链双季鏻类离子液体，然后将双季鏻离子液体、铝源、硅源、碱和水按照一定比例混合，并搅拌成凝胶，转移至水热釜，在一定温度下晶化，随后将产物经过离心、洗涤、干燥、焙烧，得到层状ZSM‑5分子筛。采用该方法制备的分子筛在烷烃催化裂解制低碳烯烃领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及沸石分子筛的合成，具体为一种基于季鏻类离子液体的ZSM-5分子筛纳米片的合成方法。

背景技术

ZSM-5分子筛是催化领域常用的催化剂之一。常规三维ZSM-5分子筛微孔孔道冗长，孔内容易积碳，导致催化剂失活较快，降低使用寿命，而二维分子筛纳米片具有更大的比表面积，孔道更加开放，有序的片层结构有效缩短了扩散路径，提高了抗积碳性能，在催化裂解等反应中表现出明显优势。

使用有机模板剂是合成ZSM-5分子筛纳米片的基本策略。CN201410572163.2报道了一种合成ZSM-5分子筛纳米片的方法，通过将模板剂T1、添加剂R2、矿化剂、硅源和铝源等混合均匀，经过老化、晶化等步骤得到薄片形貌的ZSM-5分子筛，厚度在70nm到2μm之间。CN201810205216.X在50–100℃范围内通过预晶化和晶化相结合的方式，得到了厚度在15–100nm之间的ZSM-5分子筛纳米片，该过程除模板剂T之外，不需要其它添加剂。Choi等以长链双季铵盐C₂₂H₄₅-N⁺(CH₃)₂-C₆H₁₂-N⁺(CH₃)₂-C₆H₁₃为模板剂(两步合成法)，通过限制ZSM-5分子筛晶体沿b轴方向的生长速度，从而形成薄层形状分子筛(Nature,2009,461,246–249)。所报道专利及文献中，未有报道以双季鏻类离子液体为模板剂制备片状分子筛。本发明以双季鏻类离子液体为模板剂，通过控制反应条件得到具有薄片状形貌的ZSM-5分子筛，其中双季鏻类离子液体模板剂通过一步反应即可得到，与双季铵盐模板剂的两步合成相比，反应步骤较为简单。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ZSM-5分子筛纳米片的制备方法，该方法以双季鏻离子液体为模板剂，通过水热法直接制备层状ZSM-5分子筛。双季鏻离子液体模板剂只需要一步反应即可获得，得到的ZSM-5分子筛质量和纯度高，合成工艺简单。

本发明的目的可以通过以下步骤实现：

a、以三烷基膦和双卤代烷烃为原料在DMF中100–150℃条件下反应，得到双季鏻离子液体模板剂；

b、将一定量的模板剂加入到碱的水溶液中，搅拌得到溶液A；将一定量的铝源溶解在酸性溶液中，得到溶液B；

c、将溶液B逐滴加入到溶液A中，60℃下搅拌1h，待溶液冷却至室温后，加入一定量的硅源至上述溶液中，混合物在60℃继续搅拌1h；

d、在130–180℃晶化1–5天，随后将晶化产物过滤、洗涤、干燥后，在500–900℃下焙烧3–6小时，得到层状ZSM-5分子筛。

所述晶化体系的反应组成为碱源：铝源：硅源：模板剂：酸：水＝20～50:1:50～200:5～30：8～40:2000～5000

所述的季鏻类离子液体模板剂为1,6-亚己基二(三辛基溴化鏻)、1,6-亚己基二(三丁基溴化鏻)、1,6-亚己基二(三苯基溴化鏻)、1,12-亚十二烷基二(三辛基溴化鏻)、1,12-亚十二烷基二(三丁基溴化鏻)、1,12-亚十二烷基二(三苯基溴化鏻)中的一种；

所述的硅源为水玻璃、四乙氧基硅酸酯、柱层析硅胶、硅溶胶溶液中的一种；