[發明專利]一種無模板無粘結劑合成ZSM-5沸石單塊的方法

有效

• 申請號: 201911042092.9
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110615445B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 張微;黃榮;鄧瑤瑤;向梅;王文娟
• 申請（專利權）人: 常州工學院
• 主分類號: C01B39/38
• 分類號: C01B39/38
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種無模板無粘結劑合成ZSM?5沸石單塊的方法，屬于沸石合成領域。本發明方法以硅源和鋁源為原料，采用一步水熱法，不添加任何模板劑，直接無粘結劑合成出ZSM?5沸石單塊，工藝綠色環保，簡單便捷，成本低廉。合成得到的ZSM?5沸石單塊克服了傳統粉體微孔沸石的擴散限制以及催化劑與產品難分離等問題，可用于高效催化果糖合成5?羥甲基糠醛；且果糖轉化率可達100％，5?羥甲基糠醛的收率可達98％以上，具有非常好的工業應用前景。

技術領域

本發明涉及一種無模板無粘結劑合成ZSM-5沸石單塊的方法，屬于沸石合成領域。

背景技術

沸石作為典型的微孔材料，具有豐富的孔結構、規則的孔道分布、高的水熱穩定性以及較強的酸中心，在氣體的分離和存儲，多相催化，傳感器以及藥物傳輸方面等領域具有廣泛的應用，為社會發展創造了不可估量的價值。隨著工業的不斷發展，具有單一尺寸孔徑和組分的沸石材料已不能滿足實際應用的要求。由于沸石材料具有較小的孔徑尺寸，并不適合于含有較大分子尺寸化合物或生物大分子的催化和吸附過程。如果在沸石材料中引入介孔或者大孔形成多級孔結構的沸石材料，物質的傳輸效率將會得到改善，進而沸石的催化性能也會得到提高。傳統沸石一般都是粉末狀材料，為了提高沸石的利用效率，需要對其成型以滿足實際應用的要求。ZSM-5分子篩是由于具有很高的水熱穩定性、選擇性和親油疏水能力，加上特殊的三維交叉孔道體系，使其成為石油化工領域首選的催化材料，在催化裂化、催化重整、乙烯苯烴化、甲醇轉化汽油、甲苯歧化等裝置中得到廣泛的使用。

目前合成ZSM-5沸石的方法中，主要采用模板法合成，生產過程中易產生環境污染以及生產成本高等問題，因此涌現出了無模板合成ZSM-5沸石的方法。

現有報導合成的ZSM-5沸石均為粉體，在實際應用中存在難分離等問題；而已報導的無粘結劑ZSM-5沸石分子篩的合成均需采用模板劑，且需高溫脫除模板劑，合成污染大、能耗高；另外ZSM-5塊狀材料的成型大都需要加入粘結劑，粘結劑的存在會包裹分子篩降低分子篩的有效利用率以及堵塞分子篩孔道。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種操作方便的無模板無粘結劑合成ZSM-5沸石單塊的方法。

實現本發明目的的技術方案是：一種無模板無粘結劑合成ZSM-5沸石單塊的方法，包括以下步驟：

S1：制備硅鋁酸鹽凝膠混合物：由硅源和/或堿試劑混勻分散于水中，加入鋁源形成硅鋁酸鹽凝膠混合物；所得硅鋁酸鹽凝膠混合物的pH為10-12；

S2：將硅鋁酸鹽凝膠混合物進行水熱反應，得到ZSM-5沸石分子篩單塊成品。

所述硅鋁酸鹽凝膠混合物，按照摩爾配比，包括1SiO₂:(0.01-0.025)Al₂O₃:(1.00～1.05)Na₂O:(20～80)H₂O。

所述硅源和水混合后，室溫下攪拌1～5h，再加入鋁源，制成硅鋁酸鹽凝膠混合物。

所述堿試劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、無水偏硅酸鈉中任意一種或多種。

所述S1中，通過滴加pH＝1的無機酸調節所述硅鋁酸鹽凝膠混合物的pH值至10-12。優選10.5。

所述S2中，水熱反應前進行陳化反應，陳化溫度為25～40℃，時間為10～20h。

所述S2中，水熱溫度為150～200℃，時間為1～15天。

所述S2中，將水熱產物冷卻后抽濾；洗滌水熱產物，100℃下干燥10～20h，得到ZSM-5沸石分子篩單塊成品。