[发明专利]一种Ti-ZSM-5分子筛的制备方法

说明书

本发明提供了一种Ti‑ZSM‑5分子筛的制备方法，主要包括以下步骤：将碱源、硅源、晶种、钛源置于研钵中混合，研磨均匀后，将混合物转至反应釜中，在100～220℃的条件下晶化0.08～5d；晶化完成后对反应产物进行抽滤、烘干，最终制得Ti‑ZSM‑5沸石分子筛。本发明所述的Ti‑ZSM‑5分子筛的制备方法工艺简单、成本低，得到的Ti‑ZSM‑5分子筛耐热性能好，能够有效净化汽车尾气中的有害气体，具有良好的工业化生产前景和巨大的经济价值。

技术领域

本发明涉及化工合成技术及其应用领域，尤其涉及一种Ti-ZSM-5分子筛的制备方法。

背景技术

ZSM-5沸石是研究比较广泛的一种高硅沸石，具有两种相互交叉的孔道体系，平行于a轴方向的十元环孔道为Z型，孔径为平行于b轴方向的十元环孔道呈直线型，孔径为ZSM-5是富五元环的高硅分子筛，一般认为双五元硅环(D5R)是形成ZSM-5的前驱体，它们通过共用边相连形成ZSM-5分子筛的骨架链，骨架链进一步相连成片，形成ZSM-5骨架结构。1972年首先由Mobil公司Argauer等人合成出来。ZSM-5具有二维十元环孔道，空间群为Pmna，正交晶系。晶胞参数为：α＝90.0°，β＝90.0°，γ＝90.0°，骨架密度(FDSi)为ZSM-5分子筛理想晶胞组成，可以表示为Na_n(H₂O)₁₆Al_nSi_96-nO₁₉₂，其中Al原子数变化范围为0～27。ZSM-5沸石分子筛由于其独特的孔道结构特点以及具有较高的热稳定性和水热稳定性，因而在烃类的择形裂化、烷基化、异构化、歧化、醚化、脱蜡等石油化工领域中得到了广泛应用。

随着汽车的普及，汽车尾气排放对环境造成严重污染，因此对汽车尾气中的有害气体进行处理十分必要。催化剂是净化效果的关键，因此开发高效的催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。随着催化剂制备技术的改进，氧化与还原两种活性中心共存于同一个催化剂上，最终研制出三元催化剂TWC(three-way catalyst)。其中，催化剂涂层包括γ-Al₂O₃、稀土-过度金属复合氧化物和Pt、Rh及Pd等贵金属活性组分，通过氧化与还原反应，能将发动机排气中的三种污染物(一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NO_x))同时转化成无害的水(H₂O)、二氧化碳(CO₂)和氮气(N₂)，但三元催化剂具有成本高、耐高温性能低的缺点。因此，亟需开发一种合成方法简单，成本低，可应用于工业化生产的新型汽车尾气催化剂的合成方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为解决现有技术中汽车尾气净化催化剂成本高、耐高温性能低的技术问题，本发明提供了一种Ti-ZSM-5分子筛的制备方法，包括以下步骤：

1)将将碱源、硅源、晶种、钛源置于研钵中混合，研磨均匀；

2)将步骤1)中得到的混合物转至反应釜中，进行晶化；

3)晶化完成后对反应产物进行抽滤、烘干，最终制得Ti-ZSM-5沸石分子筛。

进一步地，在上述技术方案中，步骤1)中所述的所述钛源为钛酸四丁酯。

进一步地，在上述技术方案中，步骤1)中所述的碱源为氢氧化钾或氢氧化钠中的任意一种。

进一步地，在上述技术方案中，步骤1)中所述的所述硅源为固体硅胶或白炭黑中的任意一种。

进一步地，在上述技术方案中，步骤1)中所述的所述晶种为全硅ZSM-5沸石晶种。

进一步地，在上述技术方案中，步骤1)中各原料添加量的摩尔比为硅源:碱源:钛源＝1:0.02～0.15:25～125。