[發明專利]一種90°交互共生的多級孔ZSM-5分子篩的制備方法

在審

• 申請號: 201810399619.2
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108439429A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 奚紅霞;顏欣;劉寶玉;鄭軻
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01B39/40
• 分類號: C01B39/40
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本發明公開了一種90°交互共生的多級孔ZSM?5分子篩的制備方法。該方法是將偏鋁酸鈉用作鋁源，正硅酸乙酯用作硅源，使用具有剛性苯環的Bola型季銨模板一步導向微介孔的形成，并在堿性條件下水熱合成ZSM?5分子篩。本發明使用的Bola型剛性季銨鹽模板成功利用兩個含氮氨基頭導向形成微孔，疏水碳鏈及苯環堆積作用限制沸石生長形成介孔，繼而獲得了形貌均一，具有發達介孔的多級孔ZSM?5分子篩。極大程度的提高了大分子反應難、傳質阻力大等缺點，促進了分子篩在催化、吸附分離等領域的廣泛應用。

技術領域

本發明屬于分子篩領域，具體涉及一種90°交互共生的單晶納米片ZSM-5分子篩的制備方法。

背景技術

沸石分子篩是一類具有有序微孔結構、優良酸強度及水熱穩定性的重要結晶多孔材料，被廣泛應用在催化、吸附、分離等現代化工領域。而傳統分子篩由于其狹小的微孔結構限制在反應過程中非常容易造成反應物、產物等傳輸難的問題，大大降低分子篩孔道內部酸性位點的利用率，限制分子篩的催化效果。為了克服這一缺陷，研究者們提出制備兼具微孔及介孔的多級孔分子篩，提高大分子擴散傳質性能，使其在絕大部分應用領域中更好發揮其優良的活性、選擇性及穩定性等性能，打破沸石分子篩原有的應用局限性。

近年來，研究者們提出了多種多級孔分子篩的制備方法，像脫硅、脫鋁、硬模板、軟模板等。其中軟模板法在多級孔分子篩合成研究中最大的突破時期可以追溯到2009年Ryoo等人[Choi M, Na K, Kim J, et al. Stable single‐unit‐cell nanosheets ofzeolite MFI as active and long‐lived catalysts.[J]. Nature, 2009, 461(7261):246.]首次利用雙季銨型C_22-6-6表面活性劑成功合成具有良好催化活性及壽命的單晶納米片MFI分子篩，這是雙功能有機模板第一次被應用于多級孔分子篩合成。不同于傳統的結構導向劑，這種兩親性雙功能有機模板能利用親水銨基頭促進硅前驅體形成超薄沸石框架，疏水長鏈烷基相互作用限制前驅體生長，形成層狀介孔，沿b軸方向有序生長。但是利用這種雙功能模板合成的材料在煅燒移除模板的過程中極易發生片層結構坍塌，導致分子篩有序度降低。隨后，車順愛等人[Xu D, Jing Z, Cao F, et al. Surfactants withAromatic-Group Tail and Single Quaternary Ammonium Head for Directing Single-Crystalline Mesostructured Zeolite Nanosheets[J]. Chemistry of Materials,2014, 26(15):4612-4619.]將剛性苯環成功引入到兩親性雙功能模板中，通過苯環間堆積產生的強π-π相互作用進一步穩定層狀結構，極大程度的避免了煅燒過程中分子篩片層坍塌、有序度降低的情況。并且發現在接入苯環的情況下即使沒有雙季銨頭基也能成功合成單晶介孔MFI納米片，這與Kresge C.T.[ Kresge C T, Leonowicz M E, Roth W J, etal. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystaltemplate mechanism[J]. Nature, 1992, 359(6397):710-712.]和Beck J.S.[ Beck JS, Vartuli J C, Kennedy G J, et al. Molecular or Supramolecular Templating:Defining the Role of Surfactant Chemistry in the Formation of Microporous andMesoporous Molecular Sieves[J]. Chemistry of Materials, 1994, 6(10):1816-1821.]報道的使用單季銨頭基模板無法導向合成多級孔分子篩的結論完全不同，說明剛性苯環的引入對兩親性季銨模板導向合成多級孔具有重大的意義。

發明內容