CN102745710A - 多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法 - Google Patents
多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102745710A CN102745710A CN2011101002778A CN201110100277A CN102745710A CN 102745710 A CN102745710 A CN 102745710A CN 2011101002778 A CN2011101002778 A CN 2011101002778A CN 201110100277 A CN201110100277 A CN 201110100277A CN 102745710 A CN102745710 A CN 102745710A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium
- sio
- preparation
- porous structure
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法,主要解决现有技术难以获得具有大孔、介孔和微孔的钛硅分子筛材料的问题。本发明通过采用将相分离诱导剂R1、结构导向剂R2、催化剂R3、醇R4、酸、水、硅源和钛源的混合物水解得到钛硅氧化物材料前驱体I;将上述钛硅氧化物材料前驱体I凝胶老化,得到钛硅氧化物材料前驱体II;钛硅氧化物材料前驱体II经干燥、焙烧后制得介孔/大孔复合孔结构钛硅氧化物III;将钛硅氧化物材料III置于反应釜的上部,反应釜底部加入有机胺溶液,然后晶化、洗涤、干燥和焙烧得到多级孔结构钛硅分子筛材料的技术方案较好地解决了该问题,可用于多级孔结构钛硅分子筛材料的工业生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法。
背景技术
钛硅(TS-1)分子筛由于其具有适宜的酸中心分布和特殊的孔结构等特点,在烯烃环氧化反应中表现出了优异的催化性能,但是由于孔结构、形貌以及制备方法等方面的问题使得TS-1分子筛的应用受到制约。首先是孔结构方面,由于传统的TS-1分子筛只具有微孔结构,这极大地限制了重油组分等大分子在催化剂中的传质和扩散,从而抑制了催化剂的反应活性、选择性和寿命。其次是形貌方面,传统的分子筛是粉末,只有经过复杂的成型步骤才能应用于工业生产中,然而成型过程中大量粘结剂的加入会造成孔道的堵塞以及活性位的包埋,从而导致催化活性的降低。最后是制备方法,传统的制备TS-1分子筛的方法是水热合成法,这种方法制备分子筛过程比较复杂,需要使用大量会对环境造成污染的有机胺模板剂,并且最后需要经过繁杂的分离过程才能得到分子筛。
为解决以上问题,近年来研究人员提出了用气相晶化法制备复合孔沸石整体材料的想法,即通过气相晶化法制备一种催化剂,使其具有一体成型的形貌并且同时拥有两套不同的孔道体系(Holland B T,Abrams L,Stein A.J.Am.Chem.Soc.1999,121,4308-4309)。其中微孔沸石为反应提供了活泼的活性中心,而大孔/介孔孔道为材料提供了足够的扩散通道。这种复合孔整体材料同时具有了大孔/介孔材料高扩散和沸石材料高活性的优点,又避免了复杂的成型过程。此外,与传统的水热合成法相比,气相晶化法所得的分子筛与母液是直接分离的,可省去繁杂的分离过程,从而减少有机模板剂的用量,且容易回收和重复利用有机模板剂。另外,气相晶化法不会产生大量的废液,对环境友好,是一种简便、经济的方法,并且已成功应用于多种分子筛的制备。赵天波等人通过将硅胶独石或孔内原位积碳的硅胶独石在含有铝源的分子筛前驱体溶液中浸渍后借助水蒸气协助转晶法得到微孔/大孔硅铝分子筛(Yangchuan Tong,Tianbo Zhao,Fengyan Li,Yue Wang.Chem.Mater.2006,18,4218-4220;Qian Lei,Tianbo Zhao,Fengyan Li,Lingling Zhang,Yue Wang.Chem.Commun.,2006,1769-1771)。
尽管各国研究人员开发出众多的多级孔结构硅铝分子筛的合成方法,但关于多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备至今未见报道。由此可见,开发一种制备过程简单,对环境友好并且具有较好传质性能的多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法是实现和扩大其实际应用的关键所在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的制备方法中难以获得同时具有大孔、介孔和微孔的钛硅氧化物整体材料的问题,提供一种新的多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法。该方法可以制备出同时具有大孔、介孔和微孔的的钛硅氧化物整体材料。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:一种多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法,包括以下步骤:
a)将相分离诱导剂R1、结构导向剂R2、催化剂R3、醇R4、酸、水、硅源和钛源的混合物在0~40℃条件下水解反应5~60分钟得钛硅氧化物材料前驱体I,混合物重量比组成为:R1/SiO2=0.01~1.0,R2/SiO2=0.3~2.5,R3/SiO2=0~0.1,R4/SiO2=0~10,H2O/SiO2=3.0~20,H+/SiO2=0.01~0.45,TiO2/SiO2=0.002~0.4;
b)将上述钛硅氧化物材料前驱体I在30~100℃温度下凝胶老化,老化2~96小时,得到钛硅氧化物材料前驱体II;
c)钛硅氧化物材料前驱体II经干燥、焙烧后制得钛硅氧化物材料III;
d)将钛硅氧化物材料III置于反应釜的上部,反应釜底部加入有机胺溶液,在100~200℃下晶化0.5~12天后;对样品进行洗涤、干燥和焙烧得到多级孔结构钛硅分子筛整体材料;
其中相分离诱导剂R1选自聚乙二醇、聚氧乙烯或聚环氧乙烷的中的至少一种,其平均分子量为3000~100000;
结构导向剂R2选自三嵌段共聚物、长链烷基三甲基卤化氨((CH3)nN+(CH3)3X-)、柠檬酸、酒石酸、苹果酸或乳酸中的至少一种;其中三嵌段共聚物是聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯,其平均分子量为1500~12000;长链烷基三甲基卤化氨的碳链长度为8~18,X为Cl或者Br;
催化剂R3选自氟化铵、氟化钾、氯化铵、磷酸铵、碳酸铵中的至少一种;
醇R4选自异丙醇、异丁醇中的至少一种;
酸选自硝酸、磷酸、盐酸或醋酸中的至少一种。
上述技术方案中,硅源优选方案为选自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯、正硅酸四丁酯中的至少一种。钛源优选方案为选自三氯化钛、异丙醇钛或异丁醇钛中至少一种。步骤a)中混合物重量比组成优选范围为:R1/SiO2=0.02~0.9,R2/SiO2=0.25~2.4,R3/SiO2=0.001~0.9,H2O/SiO2=2.9~19,H+/Si02=0.02~0.40,TiO2/SiO2=0.003~0.35。步骤b)中凝胶老化温度优选范围为40~80℃,老化时间优选范围为12~72小时。步骤c)中,干燥温度优选范围为25~80℃,干燥时间优选范围为1~7天;焙烧温度优选范围为550~800℃,焙烧时间优选范围为2~10小时。步骤d)中有机胺模板剂优选方案为四丙基氢氧化胺、四丙基溴化铵、三乙胺或乙二胺中的至少一种。步骤d)中晶化温度优选范围为120~180℃,晶化时间优选范围为1~10天。
本发明方法中,将钛硅氧化物材料前驱体I放入任意形状的模具里,就可以得到相应形状的复合孔钛硅氧化物整体材料。
目前,多级孔结构的分子筛整体材料主要集中在硅铝氧化物上,对于多级孔结构的钛硅氧化物分子筛整体材料的制备方法报道较少。本发明首先通过溶胶凝胶法制得具有双连续大孔结构的无定形钛硅氧化物整体材料,然后将孔壁沸石化,得到组成一定的多级孔结构钛硅分子筛整体材料,并且通过调节晶化过程的湿度,晶化时间和温度可以得到不同晶化程度的分子筛整体材料。该方法得到的材料比表面积高达670~1000米2/克,孔体积为0.6~1.5米2/克,其中微孔孔径分布为0.2~0.9纳米;介孔孔径分布为2~40纳米;大孔孔径分布为0.5~40微米。这种方法制备过程简单,容易控制,结晶度高取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为【实施例1】得到的复合孔结构钛硅分子筛材料的扫描电镜(SEM)照片。
图2为【实施例1】得到的复合孔结构钛硅分子筛材料的X衍射(XRD)图谱。
图3为【实施例1】得到的复合孔结构钛硅分子筛材料的紫外光谱。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施方式
【实施例1】
向0.1mol/L的硝酸溶液中加入1g三嵌段共聚物P123,室温下搅拌1h后加入0.4g分子量为10000的聚乙二醇(PEG)和少量的氟化氨,搅拌均匀后将其冷却到0℃。然后向混合溶液中加入5ml的正硅酸甲酯(TMOS)和含计算量异丙醇钛的异丙醇溶液,剧烈搅拌10min后,将混合液倒入密封的模具中,在60℃静置老化48h。然后经过脱模、洗涤、干燥等处理后,在450℃焙烧5h,得到介孔/大孔钛硅氧化物整体材料;然后将其置于反应釜的上部,反应釜底部加入有机胺溶液,在150℃下晶化3天后;对样品进行洗涤、干燥和焙烧得到多级孔结构钛硅分子筛整体材料。
各组分的重量比为:R1/SiO2=0.2,R2/SiO2=05,R3/SiO2=0.005,R4/SiO2=2,H2O/SiO2=5,H+/SiO2=0.05,TiO2/SiO2=0.01。
【实施例2~28】
按照【实施例1】的各个步骤及条件,制得复合孔结构钛硅氧化物材料,只是改变原料(表1)配比、凝胶老化温度、晶化温度、晶化时间等参数,具体列于表1。合成的产物经表征说明其结果具有与【实施例1】产物相似的晶体结构,其具体的反应条件见表2。
Claims (8)
1.一种多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法,包括以下步骤:
a)将相分离诱导剂R1、结构导向剂R2、催化剂R3、醇R4、酸、水、硅源和钛源的混合物在0~40℃条件下水解反应5~60分钟得钛硅氧化物材料前驱体I,混合物重量比组成为:R1/SiO2=0.01~1.0,R2/SiO2=0.3~2.5,R3/SiO2=0~0.1,R4/SiO2=0~10,H2O/SiO2=3.0~20,H+/SiO2=0.01~0.45,TiO2/SiO2=0.002~0.4;
b)将上述钛硅氧化物材料前驱体I在30~100℃温度下凝胶老化,老化2~96小时,得到钛硅氧化物材料前驱体II;
c)钛硅氧化物材料前驱体II经干燥、焙烧后制得钛硅氧化物材料III;
d)将钛硅氧化物材料III置于反应釜的上部,反应釜底部加入有机胺溶液,在100~200℃下晶化0.5~12天后;对样品进行洗涤、干燥和焙烧得到多级孔结构钛硅分子筛整体材料;
其中相分离诱导剂R1选自聚乙二醇、聚氧乙烯或聚环氧乙烷的中的至少一种,其平均分子量为3000~100000;
结构导向剂R2选自三嵌段共聚物、长链烷基三甲基卤化氨((CH3)nN+(CH3)3X-)、柠檬酸、酒石酸、苹果酸或乳酸中的至少一种;其中三嵌段共聚物是聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯,其平均分子量为1500~12000;长链烷基三甲基卤化氨的碳链长度为8~18,X为Cl或者Br;
催化剂R3选自氟化铵、氟化钾、氯化铵、磷酸铵、碳酸铵中的至少一种;
醇R4选自异丙醇、异丁醇中的至少一种;
酸选自硝酸、磷酸、盐酸或醋酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法,其特征在于硅源选自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯或正硅酸四丁酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法,其特征在于钛源为四氯化钛、三氯化钛、异丙醇钛或异丁醇钛中的至少一种。
4.根据权利要求1所述多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法,其特征在于步骤a)中混合物重量比组成为:R1/SiO2=0.01~1.0,R2/SiO2=0.3~2.5,R3/SiO2=0~0.1,H2O/SiO2=3.0~20,H+/SiO2=0.01~0.45,TiO2/SiO2=0.002~0.4。
5.根据权利要求1所述多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法,其特征在于步骤b)中凝胶老化温度为40~80℃,老化时间为12~72小时。
6.根据权利要求1所述多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法,其特征在于步骤c)中,干燥温度为25~80℃,干燥时间为1~7天;焙烧温度为550~800℃,焙烧时间为2~10小时。
7.根据权利要求1所述多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法,其特征在于步骤d)中有机胺模板剂选自四丙基氢氧化胺、四丙基溴化铵、三乙胺或乙二胺中的至少一种。
8.根据权利要求1所述多级孔结构钛硅分子筛整体材料的制备方法,其特征在于步骤d)中晶化温度为100~200℃,晶化时间为0.5~12天。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110100277.8A CN102745710B (zh) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | 多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110100277.8A CN102745710B (zh) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | 多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102745710A true CN102745710A (zh) | 2012-10-24 |
CN102745710B CN102745710B (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=47026286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110100277.8A Active CN102745710B (zh) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | 多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102745710B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104445257A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-25 | 河北美邦工程科技有限公司 | 一种高稳定活性的钛硅分子筛催化剂的制备方法 |
CN105289738A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-03 | 上海师范大学 | 一种手性乙二胺钌配合物修饰的聚乙二醇功能化的介孔硅纳米球及其制备方法 |
CN106745037A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-05-31 | 长江大学 | 一种多级孔道钛硅分子筛及其制备方法 |
CN108529643A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-09-14 | 辽宁科技大学 | 一种制备钛掺杂介孔分子筛的方法 |
CN108993610A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-12-14 | 大连理工大学 | 有机-无机杂化无定形介孔钛硅材料的制备方法及其用途 |
CN110194465A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-03 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 纳米多级孔ts-1分子筛的制备方法及其产品和应用 |
CN112744834A (zh) * | 2019-10-30 | 2021-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 含钛分子筛及其制备方法和苯酚羟基化反应方法 |
-
2011
- 2011-04-20 CN CN201110100277.8A patent/CN102745710B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
杨贺勤: "复合孔结构整体材料的制备、表征及应用", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104445257A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-25 | 河北美邦工程科技有限公司 | 一种高稳定活性的钛硅分子筛催化剂的制备方法 |
CN105289738A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-03 | 上海师范大学 | 一种手性乙二胺钌配合物修饰的聚乙二醇功能化的介孔硅纳米球及其制备方法 |
CN106745037A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-05-31 | 长江大学 | 一种多级孔道钛硅分子筛及其制备方法 |
CN108529643A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-09-14 | 辽宁科技大学 | 一种制备钛掺杂介孔分子筛的方法 |
CN108529643B (zh) * | 2018-06-14 | 2020-01-03 | 辽宁科技大学 | 一种制备钛掺杂介孔分子筛的方法 |
CN108993610A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-12-14 | 大连理工大学 | 有机-无机杂化无定形介孔钛硅材料的制备方法及其用途 |
CN110194465A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-03 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 纳米多级孔ts-1分子筛的制备方法及其产品和应用 |
CN112744834A (zh) * | 2019-10-30 | 2021-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 含钛分子筛及其制备方法和苯酚羟基化反应方法 |
CN112744834B (zh) * | 2019-10-30 | 2022-07-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 含钛分子筛及其制备方法和苯酚羟基化反应方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102745710B (zh) | 2015-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102745710A (zh) | 多级孔结构钛硅分子筛材料的制备方法 | |
CN104030314B (zh) | 一种zsm-5基多级孔分子筛材料及其制备方法 | |
CN102219236A (zh) | 多级孔结构sapo分子筛整体材料及其制备方法 | |
CN101830480B (zh) | 复合孔结构沸石分子筛独石的制备方法 | |
CN102219237A (zh) | 多级孔结构sapo分子筛材料的制备方法 | |
CN101525137B (zh) | 介孔/大孔复合孔结构硅胶独石的制备方法 | |
CN102219629B (zh) | 甲醇转化制低碳烯烃的方法 | |
CN102649574B (zh) | 介孔zsm-11沸石的制备方法 | |
CN103539153A (zh) | 纳米多级孔zsm-11/zsm-5共晶沸石的制备方法 | |
CN104843739A (zh) | 一种zsm-5分子筛的制备方法 | |
CN101723393A (zh) | 介孔/大孔复合孔结构硅铝氧化物材料的制备方法 | |
Qu et al. | Hierarchical zeolites: synthesis, structural control, and catalytic applications | |
CN104016369B (zh) | 一种利用高岭土合成高稳定性有序介孔材料Al-SBA-15的方法 | |
CN103253679A (zh) | 一种合成sba-15介孔分子筛的方法 | |
CN102992348B (zh) | 一种以埃洛石为原料制备Al-SBA-15有序复合介孔材料的方法 | |
CN102745711A (zh) | 多级孔结构钛硅分子筛材料制备方法 | |
CN102745705A (zh) | 介孔/大孔复合孔结构钛硅氧化物材料的制备方法 | |
CN103030610A (zh) | 氯丙烯氧化制环氧氯丙烷的方法 | |
CN105347358B (zh) | 一种具有三维贯穿介孔多级孔道结构的沸石分子筛材料的制备方法 | |
CN102464332B (zh) | 含ts-2分子筛的复合材料的制备方法 | |
CN106608634B (zh) | 共结晶分子筛整体材料的制备方法 | |
CN102745707A (zh) | 多级孔结构硅铝沸石材料及其制备方法 | |
CN102745706B (zh) | 多级孔结构硅铝沸石材料的制备方法 | |
CN106283187B (zh) | 一种具有蛋白石结构的有序大孔-介孔多级孔硅铝分子筛zsm-5单晶及其合成方法 | |
CN103145519B (zh) | 甲醇转化制丙烯的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |