[发明专利]ZSM-5分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及分子筛合成领域，公开了一种ZSM‑5分子筛及其制备方法和应用，该方法包括以下步骤：(1)将硅源、碱源、模板剂和水混合，得到凝胶前驱物；(2)将铝源的水溶液加入到凝胶前驱物中，得到凝胶；(3)将凝胶依次进行晶化、干燥和焙烧，得到ZSM‑5分子筛。由本发明制备的ZSM‑5分子筛具有结晶度高和硅源转化率高的优点，提高了原料的利用率，降低了生产的成本，并且具有较高的硅铝比、比表面积和孔体积，使其在择形催化领域具有更大的应用范围。本发明制备的ZSM‑5分子筛应用于甲醇制丙烯中，具有较高的甲醇转化率。

技术领域

本发明涉及分子筛合成领域，具体涉及一种ZSM-5分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

自上个世纪70年代，Mobil公司发明ZSM-5沸石以来，ZSM-5分子筛就被广泛应用于各个领域。ZSM-5分子筛是一种典型的微孔分子筛，ZSM-5分子筛骨架中含有两种相互交叉的孔道体系：椭圆形十元环直孔道和圆形之字形弯曲孔道，其孔径分别约为0.51×0.55nm和0.53×0.56nm。ZSM-5分子筛独特的三维交叉孔道结构不仅为择形催化提供了空间限制作用，也为反应物和产物提供了丰富的进出通道。因此，ZSM-5分子筛可用作固体酸催化剂、催化剂载体、吸附剂以及离子交换剂，也可应用于芳烃烷基化、催化裂化、轻烃芳构化、甲醇制汽油等重要的工业生产中。

有关ZSM-5分子筛合成报道有很多，实验室合成和工业化生产过程中主要以水热法为主。水热法合成ZSM-5分子筛通常采用的模板剂有醇、胺、醇胺、季铵、季铵盐和季铵碱等有机模板剂，其中季铵和季铵盐有机模板剂具有合成速度快，条件可控，得到的ZSM-5分子筛物化性质好，而成为国内外研究的热点。

CN715186A公开了一种小晶粒ZSM-5沸石的制备方法，该方法包括：将SiO₂/Al₂O₃摩尔比20-600、粒度为20-300目的硅铝胶颗粒与有机模板剂的水溶液混合，然后进行水热晶化，过滤、干燥、焙烧，最后得到产品。该方法可制得硅铝摩尔比为15-200、初级晶粒粒径为100-500nm的ZSM-5沸石。投料摩尔比为SiO₂/Al₂O₃＝20-600，Na₂O/SiO₂＝0.25-1，R/SiO₂＝0.01-0.2，水/SiO₂＝2-15，其中R为季铵盐模板剂。

CN1730391公开了一种纳米尺寸硅酸盐基孔材料的微波合成方法，该方法包括：首先把四丙基氢氧化铵和硅源加入到水中，混合均匀后在搅拌下加入铝源配制硅铝酸盐溶液；反应溶液直接微波3-180分钟合成，或微波3-30分钟加热后在150-190℃晶化1-3天；晶化后离心分离或过滤，洗涤干燥，得到纳米级ZSM-5沸石，其晶粒大小在50-300nm范围内可调，投料摩尔比为(0-10)Al₂O₃/(20-30)SiO₂/(100-1500)水/(4-45)TPAOH，其中TPAOH为四丙基氢氧化铵。

CN104475150公开了一种B-EU-1/ZSM-5复合分子筛的一步合成方法，该方法包括：按照Na₂O/SiO₂/Al₂O₃/B₂O₃/模板剂/水＝1.5/(0.1-7)/(0.00-0.2)/(0.001-0.3)/(0.01-2.25)/(1-10)的摩尔比，将氢氧化钠、硅源、铝源、含硼化合物与模板剂一起加入水中搅拌均匀得到混合凝胶，130-200℃恒温晶化，350-650℃焙烧除去模板剂，以酸溶液进行离子交换、洗涤，350-650℃下保持4小时得到B-EU-1/ZSM-5氢型复合分子筛，其中的模板剂由四丙基溴化铵与溴化六钾双铵混合组成。该方法能够快速、简便的合成出同时含有EUO结构和MFI结构，且掺杂有非金属元素B的复合分子筛。