專利名稱：一種超細(xì)納米im-5分子篩及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超細(xì)納米IM-5分子篩及其合成方法，屬于無機(jī)材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微孔分子篩材料具有規(guī)則的孔道、較大的表面積，廣泛應(yīng)用于吸附、分離、化工、催化等領(lǐng)域。近年來，一些新型結(jié)構(gòu)的分子篩材料已經(jīng)不斷被合成出來。IM-5分子篩是以雙季銨鹽為模板劑合成的一種新型沸石。IM-5分子篩與ZSM-5的孔道結(jié)構(gòu)類似，擁有二維IOMR交錯(cuò)孔道，且熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性較高，在石蠟裂化、正丁烯異構(gòu)化、合成氣制汽油等石油化工領(lǐng)域具有較強(qiáng)的催化應(yīng)用前景。Journal of Molecular Catalysis A: Chemical,2000，162:175-189,以1，I’-(戊甲撐)二(1-甲基吡咯烷鎗)溴化物為模板劑，在添加溴化鈉促進(jìn)劑的條件下，175°C靜態(tài)水熱條件晶化10天得到IM-5分子篩。Journal of Catalysis 215 (2003) 151-170，以 1，I’-(戊甲撐)二(1-甲基吡咯烷鎗)溴化物為模板劑，在160°C動(dòng)態(tài)水熱條件下晶化14天得到IM-5分子篩。

CN 1234012A、CN11406120C公開了頂-5分子篩及其合成方法。通過添加額外的NU-88粉末為晶種，在170°C下水熱晶化8天得到高結(jié)晶度的IM-5分子篩。通過研究上述文獻(xiàn)合成的產(chǎn)物可知，所得頂-5分子篩在形貌上為二維棒狀，棒的直徑一般為80nm以上，長度一般為200-2000nm。因此，該棒狀分子篩僅在一個(gè)維度上表現(xiàn)為納米尺度，而在另一維度上為微米級(jí)或次微米級(jí)，分子篩的總體尺寸仍然較大。然而，總所周知，降低分子篩的晶粒尺寸，使其達(dá)到納米尤其是超細(xì)納米級(jí)別，可以減少反應(yīng)物或產(chǎn)物分子在分子篩晶體內(nèi)的擴(kuò)散阻力，是防止深度反應(yīng)產(chǎn)生積碳的一種有效方法。而且隨著分子篩顆粒尺寸的減小，晶粒的表面原子數(shù)與體相原子數(shù)之比迅速增大，從而顯示出較強(qiáng)的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，材料具有傳質(zhì)效率優(yōu)良、高活性、高選擇性等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種超細(xì)晶粒IM-5分子篩及其合成方法。根據(jù)本發(fā)明的方法，通過向反應(yīng)體系中加入有機(jī)聚合物和表面活性劑的協(xié)同作用，可以得到超細(xì)納米IM-5分子篩棒狀顆粒。本發(fā)明超細(xì)納米IM-5分子篩，顆粒為棒狀，棒狀顆粒的直徑在15-50nm范圍內(nèi)，棒狀顆粒的長度在50-150nm范圍內(nèi)。本發(fā)明超細(xì)納米IM-5分子篩的合成方法包括如下內(nèi)容:
(1)將堿源、模板劑、鋁源、水、硅源、聚乙二醇和表面活性劑在容器中混合，在適宜溫度攪拌生成溶膠；
(2)將步驟(I)的混合物移至水熱反應(yīng)釜中升溫至160-185°C水熱晶化7-12天后，取出并分離固體產(chǎn)物，干燥后得到超細(xì)IM-5分子篩。
步驟(I)中，攪拌溫度為20_70°C，優(yōu)選為55_65°C，攪拌時(shí)間為1_24小時(shí)，優(yōu)選為3-12小時(shí)。步驟(I)中，所述的堿源為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰，優(yōu)選為氫氧化鈉。所述的模板劑為1，I’-(戊甲撐)二(1-甲基吡咯烷鎗)溴化物，英文名稱為
I,I’- (Pentamethylene) bis (l-methylpyrrolidinium)，結(jié)構(gòu)式為:
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)納米IM-5分子篩，其特征在于:超細(xì)納米IM-5分子篩的顆粒為棒狀，棒狀顆粒的直徑在15-50nm范圍內(nèi)，棒狀顆粒的長度在50_150nm范圍內(nèi)。
2.—種權(quán)利要求1所述超細(xì)納米IM-5分子篩的合成方法，其特征在于包括如下內(nèi)容: (1)將堿源、模板劑、鋁源、水、硅源、聚乙二醇和表面活性劑混合，在適宜溫度攪拌生成溶膠； (2)將步驟(I)的混合物 移至水熱反應(yīng)釜中升溫至160-185°C水熱晶化7-12天后，取出并分離固體產(chǎn)物，干燥后得到超細(xì)IM-5分子篩。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟(I)中，攪拌溫度為20-70°C，攪拌時(shí)間為1-24小時(shí)。
4.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟(I)中，攪拌溫度為55-65°C，攪拌時(shí)間為3-12小時(shí)。
5.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟(I)中，堿源為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰；鋁源為硝酸鋁、氯化鋁或硫酸鋁；硅源為白炭黑、硅酸、硅醇鹽、硅溶膠或硅膠。
6.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟(I)中，模板劑為戊烷-1，5-二(甲基吡咯烷鎗)溴化物。
7.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于；步驟(I)中，表面活性劑為碳鏈長度為12-16個(gè)碳的陽離子季銨鹽。
8.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于；步驟(I)中，聚乙二醇的粘均分子量為2000-50000。
9.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟(I)中，反應(yīng)混合物按以下物質(zhì)計(jì)的摩爾配比為:SiO2Al2O3 為 35-65 R/Si02S0.2-0.4，R 指模板劑H20/Si02 為 40-80OHVSiO2 為 0.4-0.75 聚乙二醇的用量以整個(gè)體系 的重量計(jì),含量為1%_6% 陽離子表面活性劑的用量以整個(gè)體系的重量計(jì)，含量為1%_3%。
10.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟(2)中，水熱晶化溫度為165-175°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超細(xì)納米IM-5分子篩及其合成方法。通過向反應(yīng)原料中添加聚乙二醇和長碳鏈季銨鹽，兩者形成協(xié)同分散和保護(hù)作用，使生成的棒狀I(lǐng)M-5分子篩的直徑和長度明顯縮小，從而得到超細(xì)納米IM-5分子篩。該分子篩的直徑在15-50nm范圍內(nèi)，長度在50-150nm范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C01B39/04GK103101928SQ20111035359
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者凌鳳香, 楊衛(wèi)亞, 王少軍, 沈智奇 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院