[發(fā)明專利]一種基于雙季鏻類離子液體的ZSM-5分子篩納米片制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011322745.1
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112299442B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王慧;張濤;公茂明;王紅巖;焦念明;張香平;張鎖江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01B39/40
• 分類號: C01B39/40;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明公開了一種ZSM?5分子篩納米片的制備方法，該方法以雙季鏻類離子液體為模板劑，包括以下步驟：首先利用三烷基膦和雙鹵代烷烴合成長鏈雙季鏻類離子液體，然后將雙季鏻離子液體、鋁源、硅源、堿和水按照一定比例混合，并攪拌成凝膠，轉(zhuǎn)移至水熱釜，在一定溫度下晶化，隨后將產(chǎn)物經(jīng)過離心、洗滌、干燥、焙燒，得到層狀ZSM?5分子篩。采用該方法制備的分子篩在烷烴催化裂解制低碳烯烴領(lǐng)域具有潛在的應用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及沸石分子篩的合成，具體為一種基于季鏻類離子液體的ZSM-5分子篩納米片的合成方法。

背景技術(shù)

ZSM-5分子篩是催化領(lǐng)域常用的催化劑之一。常規(guī)三維ZSM-5分子篩微孔孔道冗長，孔內(nèi)容易積碳，導致催化劑失活較快，降低使用壽命，而二維分子篩納米片具有更大的比表面積，孔道更加開放，有序的片層結(jié)構(gòu)有效縮短了擴散路徑，提高了抗積碳性能，在催化裂解等反應中表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

使用有機模板劑是合成ZSM-5分子篩納米片的基本策略。CN201410572163.2報道了一種合成ZSM-5分子篩納米片的方法，通過將模板劑T1、添加劑R2、礦化劑、硅源和鋁源等混合均勻，經(jīng)過老化、晶化等步驟得到薄片形貌的ZSM-5分子篩，厚度在70nm到2μm之間。CN201810205216.X在50–100℃范圍內(nèi)通過預晶化和晶化相結(jié)合的方式，得到了厚度在15–100nm之間的ZSM-5分子篩納米片，該過程除模板劑T之外，不需要其它添加劑。Choi等以長鏈雙季銨鹽C₂₂H₄₅-N⁺(CH₃)₂-C₆H₁₂-N⁺(CH₃)₂-C₆H₁₃為模板劑(兩步合成法)，通過限制ZSM-5分子篩晶體沿b軸方向的生長速度，從而形成薄層形狀分子篩(Nature,2009,461,246–249)。所報道專利及文獻中，未有報道以雙季鏻類離子液體為模板劑制備片狀分子篩。本發(fā)明以雙季鏻類離子液體為模板劑，通過控制反應條件得到具有薄片狀形貌的ZSM-5分子篩，其中雙季鏻類離子液體模板劑通過一步反應即可得到，與雙季銨鹽模板劑的兩步合成相比，反應步驟較為簡單。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種ZSM-5分子篩納米片的制備方法，該方法以雙季鏻離子液體為模板劑，通過水熱法直接制備層狀ZSM-5分子篩。雙季鏻離子液體模板劑只需要一步反應即可獲得，得到的ZSM-5分子篩質(zhì)量和純度高，合成工藝簡單。

本發(fā)明的目的可以通過以下步驟實現(xiàn)：

a、以三烷基膦和雙鹵代烷烴為原料在DMF中100–150℃條件下反應，得到雙季鏻離子液體模板劑；

b、將一定量的模板劑加入到堿的水溶液中，攪拌得到溶液A；將一定量的鋁源溶解在酸性溶液中，得到溶液B；

c、將溶液B逐滴加入到溶液A中，60℃下攪拌1h，待溶液冷卻至室溫后，加入一定量的硅源至上述溶液中，混合物在60℃繼續(xù)攪拌1h；

d、在130–180℃晶化1–5天，隨后將晶化產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥后，在500–900℃下焙燒3–6小時，得到層狀ZSM-5分子篩。

所述晶化體系的反應組成為堿源：鋁源：硅源：模板劑：酸：水＝20～50:1:50～200:5～30：8～40:2000～5000

所述的季鏻類離子液體模板劑為1,6-亞己基二(三辛基溴化鏻)、1,6-亞己基二(三丁基溴化鏻)、1,6-亞己基二(三苯基溴化鏻)、1,12-亞十二烷基二(三辛基溴化鏻)、1,12-亞十二烷基二(三丁基溴化鏻)、1,12-亞十二烷基二(三苯基溴化鏻)中的一種；

所述的硅源為水玻璃、四乙氧基硅酸酯、柱層析硅膠、硅溶膠溶液中的一種；