[發(fā)明專利]伊利石微波合成ZSM?5分子篩的方法

在審

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• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106830002A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 姜男哲;孟萬;石慧男;劉新輝
• 申請（專利權）人: 延邊大學
• 主分類號: C01B39/40
• 分類號: C01B39/40;B01J29/40
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 劉世純

技術領域

本發(fā)明屬于無機非金屬材料技術領域，具體涉及一種伊利石微波合成ZSM-5分子篩的方法。

背景技術

ZSM-5分子篩具有獨特的孔道結構、強酸性、良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，在烴類的催化裂化、烷基化、歧化、異構化等反應中表現出良好的催化性能，受到國內外研究工作者的廣泛關注。ZSM-5分子篩一般由模板劑與硅源、鋁源、礦化劑混合制備而成，傳統(tǒng)制備方法為水熱合成，該方法可制備結晶度高、形貌均一的ZSM-5分子篩，但同時具有能耗大和環(huán)境污染等缺點，而微波合成技術用時短、能耗低且環(huán)保。因此，采用微波技術合成ZSM-5分子篩催化劑，成為ZSM-5分子篩較為理想的合成途徑。

伊利石是一種富鉀的2：1型層間缺失的二八面體硅酸鹽云母類粘土礦物，屬于兩個硅氧四面體夾一個鋁氧八面體結構。伊利石的化學結構式為K_yAl₄(Si_8-y，Al_y)O₂₀(OH)₄，通常1<y<1.5，在可能電荷不平衡的情況下，Ca和Mg可以取代K。伊利石的化學成分為SiO₂、Al₂O₃、K₂O。經研究發(fā)現，伊利石為合成沸石分子篩提供硅源與鋁源，相較于化學原料大大降低了成本，從而成為沸石分子篩的理想合成原料。

目前，端木合順課題組采用陜西淳化某礦的伊利石為原料制備了4A沸石分子篩，在合成過程中外加鋁源以達到合適的硅鋁比。Mezni課題組用突尼斯天然伊利石制備了X型沸石等沸石分子篩，合成方法為堿熔后熱液反應和常規(guī)的熱液合成法。

綜上所述，結合現有的以伊利石為原料制備沸石分子篩的相關文獻可以發(fā)現，伊利石制備4A等沸石分子篩過程中一般需要外加硅源、鋁源等，合成方法為水熱合成，且利用伊利石制備ZSM-5分子篩的研究尚未報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種伊利石微波合成ZSM-5分子篩的方法，解決了伊利石合成沸石分子篩過程中需要外加硅源、鋁源的問題，又克服了傳統(tǒng)水熱合成方法的能耗、污染大的缺點。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

伊利石微波合成ZSM-5分子篩的方法，具體步驟如下：

(1)將伊利石與堿混合活化，得到堿燒伊利石；

(2)將堿燒伊利石與酸溶液混合，進行酸化處理；

(3)將酸化處理過的伊利石與模板劑、蒸餾水混合，于100℃～150℃微波晶化5min～2h，得到晶化產物；將晶化產物抽濾、洗滌、烘干后，得到ZSM-5分子篩。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中的堿為氫氧化鈉或碳酸鈉，所述堿與伊利石的質量比為0.5～2：1。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中活化方式為煅燒或微波，溫度范圍為600～1100℃，時間范圍為5～10h。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中的酸為鹽酸或硫酸，所述的用酸濃度為6～12mol/L，所述的酸溶液的體積與堿燒伊利石的質量比范圍為10:1。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中的模板劑為有機胺、季銨鹽類或工業(yè)分子篩。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中的模板劑與伊利石的質量比為0.05～1：1。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明以伊利石為作為原料微波合成了ZSM-5分子篩，解決了伊利石合成沸石分子篩過程中需要外加硅源、鋁源的問題，又克服了傳統(tǒng)水熱合成方法的能耗大、污染嚴重的缺點，同時制備的ZSM-5分子篩在固定床反應器中表現更加優(yōu)異的催化性能。

附圖說明

圖1為伊利石原料的XRD圖；

圖2為實施例1制備得到的ZSM-5分子篩的XRD譜圖；

圖3為實施例1制備得到的ZSM-5分子篩的SEM圖像；

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，以下結合實例進一步闡明本發(fā)明內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。

以下實施例中所用的伊利石原料來源于吉林延邊朝鮮族自治州安圖縣，由圖1分析可知，其組成為伊利石95％，高嶺土3％，綠泥石2％。

實施例1

伊利石微波合成ZSM-5分子篩的方法，具體步驟如下：

(1)將10g伊利石與20g碳酸鈉顆粒混合，于950℃煅燒活化5h，得到堿燒伊利石；