本技术介绍了一种氧化镁和氧化硼共同改性ZSM-5分子筛的制备方法,该技术属于分子筛多孔材料制备领域。通过采用分子体积较大的硼酸三乙酯作为硼源,实现了ZSM-5分子筛的高效改性,提升了材料性能。
背景技术
ZSM-5分子筛是一种多孔材料,在工业废气的吸附处理、酸催化反应等领域中均有应用,例如可应用在:挥发性有机化合物(VOCs)的吸附、小分子气体的选择性吸附、石油行业中产物的分离提纯、芳烃类化合物的工业催化反应等方面。
其中在吸附性能方面ZSM-5以其不可燃性、吸附稳定性及低成本性在众多吸附剂中具有极大的优势,常用于VOCs的吸附、特定气体的选择性吸附等。如C6
F12
O混合CO2
与空气在工业应用中由于过热等情况下会发生分解,可能存在的产物有CO、CF4
、C2
F4
、C6
F14
、C3
F7
H等具有一定毒性的气体;由于C6
F12
O分子体积大于分解产物且略大于ZSM-5孔口尺寸(约0.51-0.56nm),故而ZSM-5分子筛可作为对C6
F12
O分解的气体进行吸附处理的合适的多孔材料,从而避免有毒气体造成环境污染或人员中毒。如BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)作为大气环境污染物,环境监测过程中对其选择性吸附需要可重复利用的吸附剂,ZSM-5由于孔口大小与BTEX分子尺寸相近被作为最优选择。
此外,也可对ZSM-5分子筛进行改性以缩小孔口尺寸可增强分子筛的选择性吸附性能。例如,新型能源天然气主要成分为CH4
且天然气储层中含有大量的CO2
、N2
,通过将ZSM-5改性后可作为一个低成本的应用于CO2
、N2
脱除工艺中的循环使用吸附剂;同样的,也可通过对ZSM-5进行改性后应用于BTEX四种气体中单独对苯或苯与甲苯的选择性吸附。
在催化反应中的改性分子筛也有应用:例如对二甲苯(PX)是一种重要的高附加值的有机化工产品,近年来需求量逐渐增大,由于ZSM-5孔口与PX动力学尺寸相当,可使得PX在孔道中顺利扩散的同时抑制邻二甲苯、间二甲苯及三甲苯等产物的扩散,故而其是甲苯烷基化反应制PX的理想催化剂。但未改性ZSM-5分子筛的外表面酸性位点较多,反应生成的PX易在外表面进一步反应造成PX选择性降低,需对分子筛进一步改性以消除外表面酸位点来满足高PX选择性的需求。常用方法为通过负载P2
O5
、SiO2
、MgO等多种氧化物改性ZSM-5,此类方法可降低外表面酸性并显著提升PX的选择性,但氧化物在消除外表面酸位点的同时易堵塞孔道,造成有效活性位点损失,进而降低分子筛的活性和稳定性。因此,需要开发一种在提升PX选择性的同时维持分子筛多孔材料较高活性和稳定性的分子筛改性方法。
实现思路