[發明專利]采用二氧化硅納米膠晶固相轉化法制備納米顆粒密堆積結構多級孔分子篩的方法

有效

• 申請號: 201910074810.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109850906B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 陳匯勇;楊晨標;李娜;畢晨瑤;王旭;尤晴;馬曉迅
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C01B39/00;C01B39/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

采用二氧化硅納米膠晶固相轉化法制備納米顆粒密堆積結構多級孔分子篩的方法，向去離子水中加入NaOH與模板劑，混合均勻后加入向混合溶液中加入二氧化硅納米膠晶與介孔碳復合物，攪拌均勻，得到混合溶液；其中，二氧化硅納米膠晶與介孔碳復合物中二氧化硅納米膠晶尺寸為20?80nm；將混合溶液轉移至反應釜中，在100℃?160℃條件下水熱晶化24h?120h，得到納米顆粒密堆積結構多級孔分子篩。本發明以二氧化硅納米膠晶/介孔碳復合物為前體，通過固相轉化將二氧化硅納米膠晶結晶為分子篩納米顆粒，不需要引入新的硅源，節省原料；采用單次水熱合成，條件溫和，制備過程簡單，合成周期短；易于放大，可以大批量合成。

技術領域

本發明涉及一種采用二氧化硅納米膠晶固相轉化法制備納米顆粒密堆積結構多級孔分子篩的方法。

背景技術

傳統的微孔沸石分子篩具有特定的有序微孔結構及適宜且可調的B酸位點，從而具有優異的擇形催化性能，并能為反應提供適宜的酸催化強度；但同時也因為其孔徑較小、微孔長度較長，使得大分子在微孔內的傳質阻力較大，從而影響催化劑的催化活性和壽命(Pérez-Ramírez J,Christensen CH,Egeblad K,et al.Hierarchical zeolites:enhanced utilisation of microporous crystals in catalysis by advances inmaterials design[J].Chemical Society Reviews,2008,37(11):2530-2542.)。而有序介孔材料則具有較大(2～50nm)且排列均勻整齊的介孔結構，極大地改善了傳質阻力，適合大分子傳輸(Corma A.From Microporous to Mesoporous Molecular Sieve Materials andTheir Use in Catalysis[J].Cheminform,1997,28(52):2373-2420.)。

結合微孔沸石分子篩和有序介孔材料的優點，多級孔分子篩應運而生。多級孔分子篩同時具有有序微孔和有序介孔結構，其微孔結構可以為反應提供微孔擇形催化效應和合適的酸性位點，介孔結構則有利于加快反應物和產物分子的傳輸(HartmannM.Hierarchical Zeolites:A Proven Strategy to Combine Shape Selectivity withEfficient Mass Transport[J].AngewandteChemie International Edition,2010,43(44):5880-5882.)。因其獨特的結構性質，多級孔分子篩廣泛應用于催化、吸附分離、分子篩膜等領域。

分子篩納米顆粒通過密堆積可形成特定形貌的多級孔分子篩，其分子篩納米顆粒提供分子篩特定孔徑的有序微孔，納米顆粒間緊密堆砌可構成大/中孔結構，同時微孔及大/中孔尺寸可通過調控分子篩骨架種類，以及變換堆積顆粒的大小來進行定向調控。目前已報道的納米顆粒密堆積結構多級孔分子篩的制備均采用介孔碳為硬模板，而結晶手段主要有水蒸氣輔助結晶法(SAC)和多次循環水熱生長法(MTH)。

SAC法合成納米顆粒密堆積結構多級孔分子篩利用的是浸潤原理，事先將分子篩合成所需要的硅鋁源及結構導向劑(SDA)按照一定的合成比例加入到介孔碳模板上，并進行充分攪拌均勻，然后將其放入特定的敞口容器后，放置于水熱反應釜內，同時在釜底加入一定量的水。在高溫環境下，沸石晶體的晶核形成和生長都在熱的水蒸氣循環氛圍下完成，因此稱為水蒸氣輔助結晶法。使用SAC法合成多級孔分子篩對沸石生長液組成要求苛刻，目前僅能合成MFI骨架結構的納米顆粒密堆積多級孔分子篩。(Wei Fan,Mark A.Snyder,Sandeep Kumar,et al.Hierarchical nanofabrication of microporous crystals withordered mesoporosity[J].Nature Materials,2008,7(12):984-991.)。此外，該法受限于反應物料需要與溶劑水隔離(通過將反應物料置于敞口瓶)，合成規模較小，難以放大。