施例两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法按下列步骤实施:
[0038]—、微波辐射加热法制备晶种:a.称取0.707g异丙醇铝、9.304g四丙基氢氧化铵水溶液、14.764g正娃酸乙酯和11.851g去离子水；其中，四丙基氢氧化钱水溶液中四丙基氢氧化铵的质量百分含量50% ;b.将步骤a称取的异丙醇铝和四丙基氢氧化铵水溶液加入到去离子水中，在搅拌速度为800r/min的条件下搅拌30min形成A溶液；c.在200r/min的搅拌速度下将正硅酸乙酯加入到步骤b得到的A溶液中，正硅酸乙酯全部加完后继续搅拌2.5h，得到混合凝胶B ;d.将步骤c得到的混合凝胶B置于具有聚四氟乙烯衬套的温度可控的微波辐射加热装置中，在135°C的温度条件下微波辐射加热15min，冷却至室温后取出，得到预晶化晶种；
[0039]二、混合凝胶的制备:
[0040]称取0.308g偏铝酸钠、0.75g氢氧化钠、15g硅溶胶和23.22g去离子水作为原料；其中，硅溶胶中二氧化硅的质量百分含量为31.03% ;在900r/min的转速下室温混合搅拌15min得到混合凝胶C ；
[0041]三、晶化:将步骤一中采用微波辐射法制得的1.964g预制晶种未经任何处理直接加入到步骤二得到的混合凝胶中(占混合凝胶总重量的5% )，搅拌均匀后置于具有聚四氟乙烯衬套的控温微波辐射加热装置中，在190°C下晶化4h，冷却至室温后取出，将其进行离心过滤、洗涤，110°C烘箱中干燥12h，得到硅铝比为19 (原子比)的纳米ZSM-5分子筛。
[0042]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛的X射线衍射图谱如图1所示，由图可知，在2 Θ为22.92°，23.78°，24.24°处均出现MFI拓扑结构的特征衍射峰，并且无其它杂晶的衍射峰。
[0043]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛的扫描电子显微镜照片如图2所示，由图可知，本实施例制备的ZSM-5分子筛是具有立方体形貌、高度聚集的纳米晶。
[0044]实施例二:本实施例与实施例一不同的是步骤一中的步骤d是在140°C下微波辐射加热30min。其它步骤及参数与实施例一相同。
[0045]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛X射线衍射图谱如图3所示，由图可知，在2 Θ为22.92° ,23.78°，24.24°处均出现MFI拓扑结构的特征衍射峰，并且无其它杂晶的衍射峰。
[0046]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛扫描电子显微镜照片如图4所示，由图可知，本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛是高度聚集的纳米晶。
[0047]实施例三:本实施例与实施例一不同的是步骤一中的步骤d是在140°C下微波辐射加热60min。其它步骤及参数与实施例一相同。
[0048]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛X射线衍射图谱如图5所示，由图可知，在2 Θ为22.92° ,23.78°，24.24°处均出现MFI拓扑结构的特征衍射峰，并且无其它杂晶的衍射峰。
[0049]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛扫描电子显微镜照片如图6所示，由图可知，本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛是高度聚集的纳米晶。
[0050]实施例四:本实施例与实施例二不同的是步骤一中的步骤a称取0.472g异丙醇铝、9.304g四丙基氢氧化钱水溶液、14.778g正娃酸乙酯和11.804g去离子水；步骤二中称取0.205g偏铝酸钠、0.75g氢氧化钠、15g硅溶胶和23.22g去离子水。其它步骤及参数与实施例二相同。
[0051]本实施例合成得到硅铝比为33 (原子比)的纳米ZSM-5分子筛。
[0052]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛X射线衍射图谱如图7所示，由图可知，在2 Θ为22.92° ,23.78°，24.24°处均出现MFI拓扑结构的特征衍射峰，并且无其它杂晶的衍射峰。
[0053]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛扫描电子显微镜照片如图8所示，由图可知，本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛是高度聚集的纳米晶。
[0054]实施例五:本实施例与实施例四不同的是步骤一中的步骤a称取0.283g异丙醇铝、9.304g四丙基氢氧化铵、14.778g正硅酸乙酯和11.754g去离子水；步骤二中称取0.123g偏铝酸钠、0.75g氢氧化钠、15g硅溶胶和23.22g去离子水。其它步骤及参数与实施例四相同。
[0055]本实施例合成得到硅铝比为63 (原子比)的纳米ZSM-5分子筛。
[0056]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛X射线衍射图谱如图9所示，由图可知，在2 Θ为22.92° ,23.78°，24.24°处均出现MFI拓扑结构的特征衍射峰，并且无其它杂晶的衍射峰。
[0057]本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛扫描电子显微镜照片如图10所示，由图可知，本实施例制备的纳米ZSM-5分子筛是高度聚集的纳米晶。
【主权项】
1.一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于是按下列步骤实现: 一、微波辐射加热法制备晶种:a、按质量份数称取I份的异丙醇铝、13?33份的四丙基氢氧化钱水溶液、20?30份的正娃酸乙酯和17?50份的去离子水；其中，四丙基氢氧化铵水溶液中四丙基氢氧化铵的质量百分含量为50% ;b、将步骤a称取的异丙醇铝和四丙基氢氧化铵加入到去离子水中，搅拌均匀形成A溶液；c、将正硅酸乙酯加入到A溶液中，搅拌后得到混合凝胶B ;d、将混合凝胶B置于具有聚四氟乙烯衬套的微波辐射加热装置中，在130?160°C下微波辐射加热10?10min后冷却至室温，得到预制晶种； 二、制备混合凝胶:按质量份数称取I份的偏铝酸钠、2?6份的氢氧化钠、45?160份的硅溶胶和75?123份的去离子水作为原料，原料混合搅拌均匀得到混合凝胶C ; 三、晶化:将步骤一得到的预制晶种直接加入到混合凝胶C中，搅拌均匀后置于具有聚四氟乙烯衬套的控温微波辐射加热装置中，在温度为186?205°C的条件下晶化2h?8h，冷却至室温，然后进行离心过滤、洗涤，干燥后得到纳米ZSM-5分子筛。
2.根据权利要求1所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤一中步骤b在搅拌速度为800?1000r/min的条件下搅拌20?30min形成A溶液。
3.根据权利要求1所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤一中步骤c的搅拌时间为I?2.5h。
4.根据权利要求1所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤一中步骤d在微波辐射加热的功率为600w，晶化温度为130?150°C的条件下微波福射加热15?60min后冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤二中所述硅溶胶中二氧化硅的质量百分含量为30%?35%。
6.根据权利要求1所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤三中预制晶种加入量占混合凝胶C重量的I?5%。
7.根据权利要求1所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤三在温度为190?200°C的条件下晶化2h?8h。
8.根据权利要求7所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤三在温度为190?200°C的条件下晶化3h?6h。
9.根据权利要求1所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤三干燥后得到纳米ZSM-5分子筛，其中干燥是在100?120°C条件下干燥8?12h。
10.根据权利要求1所述的一种两步微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，其特征在于步骤三得到的纳米ZSM-5分子筛中硅铝原子比为19?68:1。
【专利摘要】一种微波辐射加热的晶种引导法快速合成纳米ZSM-5分子筛的方法，它涉及一种ZSM-5分子筛的制备方法。本发明要解决现有合成ZSM-5分子筛的方法存在的使用大量有机模板剂、晶化时间长、硅铝比可调范围窄等问题。制备方法如下：一、微波辐射加热法在130～160℃下晶化10～100min制备预制晶种；二、制备不加模板剂的混合凝胶；三、将预制晶种直接加入到混合凝胶中，在186～205℃下晶化2～8h。本发明制备纳米ZSM-5分子筛所采用的是两步微波辐射加热法，与传统的电加热法相比，本发明的方法具有制备晶种和分子筛晶化时间短、能耗低、分子筛的晶粒尺寸均一、形貌规整、硅铝比可调范围宽等优点。
【IPC分类】C01B39-38
【公开号】CN104876240
【申请号】CN201510178076
【发明人】吴伟, 苏晓芳, 白雪峰
【申请人】黑龙江大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月15日