[發明專利]一種多級孔分子篩及其制備方法

在審

• 申請號: 202011433554.2
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN114620741A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 黃聲駿;楊科玉;張大治;丁輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C01B39/38
• 分類號: C01B39/38;C01B39/36;C01B39/26
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 毛薇

本發明公開了一種多級孔分子篩及其制備方法，所述分子篩包含微孔和介孔，所述分子篩介孔孔徑分布在4nm至12nm范圍內；所述分子篩為硅鋁分子篩。所述方法至少包括以下步驟：所述方法至少包括以下步驟：將分子篩加入含有有機酸鹽的堿溶液中進行堿處理，再經銨離子交換，得到所述多級孔分子篩，該方法能夠得到BJH介孔孔徑分布在4～12nm左右的多級孔分子篩，與不添加有機酸鹽進行堿處理得到的多級孔分子篩相比，其弱酸酸量增加了15～40％，孔體積增加了10％～35％。

技術領域

本發明涉及一種多級孔分子篩及其制備方法，屬于無機材料合成領域。

背景技術

沸石分子篩是一類多孔結晶性材料，由于其具有良好的熱穩定性、酸性、高的比表面積及特殊的孔道結構等，它被廣泛用于催化，分離和吸附過程。在工業上，沸石分子篩被廣泛應用于催化裂化，烷基化，異構化，醚化等催化反應。但大多數分子篩的孔道都是屬于微孔(2nm)，存在擴散限制，容易積碳失活，從而影響了催化劑的催化活性、選擇性和壽命等。多級孔分子篩具有固有的微孔和耦合的晶內/晶間介孔網絡，能夠有效地減輕微孔沸石的擴散限制和空間位阻。因此，多級孔分子篩的合成引起基礎研究和工業界的廣泛關注。

關于多級孔分子篩的合成方法有很多，一般分為自下而上法和自上而下法。與自下而上法相比，自上而下法操作簡單、成本低，具有很好的工業應用前景。其中利用堿處理制備多級孔分子篩的方法研究最為廣泛。然而，直接利用NaOH等進行堿處理只能得到孔徑分布在10nm左右的介孔，不可對介孔孔徑分布進行調節。

發明內容

本發明提供一種多級孔分子篩及其制備方法，該方法在堿處理過程中添加有機酸鹽，能夠有效的調節堿處理過程，有效的改善了微孔分子篩的擴散限制，得到孔容大、保持一定晶型的多級孔分子篩，能夠得到BJH介孔孔徑分布在4～12nm左右的多級孔分子篩，制備工藝簡單，成本低廉。

一方面本發明提供一種多級孔分子篩，所述分子篩包含微孔和介孔，所述介孔孔徑分布在4nm至12nm范圍內；微孔是指孔徑＜2nm的孔；所述分子篩為硅鋁分子篩。

優選地，所述分子篩含有0.09m²/g～0.10m²/g的微孔孔體積，含有0.31m²/g～0.32m²/g的介孔孔體積；所述分子篩的孔體積在0.3～0.5cm³/g，相對于不添加有機酸鹽進行堿處理的樣品，孔體積增加10％～35％。

優選地，所述分子篩的弱酸酸量在0.1～0.2mmol/g，相對于不添加有機酸鹽進行堿處理的樣品，弱酸酸量增加了15～40％。

另一方面，本發明提供一種制備多級孔分子篩的方法，所述方法至少包括以下步驟：將分子篩加入含有有機酸鹽的堿溶液中進行堿處理，再經銨離子交換，得到所述多級孔分子篩。

優選，所述有機酸鹽選自乙二胺四乙酸四鈉、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉中的至少一種。

優選，所述分子篩選自ZSM-5分子篩、ZSM-11分子篩、絲光沸石中的任一種；

優選所述分子篩的硅鋁比為Si/Al＝20～50；

進一步優選，所述分子篩的硅鋁比為Si/Al＝30～40。

本發明中，“硅鋁比”或“Si/Al”系指分子篩中硅原子與鋁原子的摩爾比。

所述分子篩與堿溶液的固液比為1：10～50g/ml；

優選地，所述分子篩與堿溶液的固液比為1：30g/ml。

本發明中，“固液比”，是指固體質量與液體體積之比，例如ZSM-5分子篩與氫氧化鈉溶液的固液比是指ZSM-5分子篩的質量與氫氧化鈉溶液的體積之比。