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第 36 卷第 5 期 精 细 化 工 Vol.36, No.5
201 9 年 5 月 FINE CHEMICALS May 2019

催化与分离提纯技术
硅源对高岭土合成 ZSM-5 分子筛的影响

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马 文，徐森元，董正鑫，牛明爽，马剑君，虞乐建，蒋荣立
（中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116）

摘要：以煤系高岭土为原料，分别以水玻璃、气相 SiO 2 、正硅酸四乙酯和硅酸为硅源，氢氧化钠为矿化剂，四
丙基氢氧化铵为模板剂，合成了ZSM-5分子筛。随后，在氯化铵氛围下离子交换合成HZSM-5分子筛。利用 XRD、
SEM、FTIR、NH 3 -TPD、BET 对 HZSM-5 进行了表征。最后，利用甲醇制汽油（MTG）反应测试 HZSM-5 的
催化性能。结果表明：以硅酸合成的 HZSM-5 分子筛催化效果优异，在 MTG 反应 43 h 后开始失活，高碳烃(C 5 +)
类产物的选择性为 41.75%。
关键词：高岭土；ZSM-5 分子筛；硅源；甲醇制汽油；催化技术
中图分类号：TQ426 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 05-0924-05

Influence of Silica Source on Synthesis of ZSM-5
Molecular Sieves from Kaolin

MA Wen, XU Sen-yuan, DONG Zheng-xin, NIU Ming-shuang,
*
MA Jian-jun, YU Le-jian, JIANG Rong-li
（School of Chemical Engineering & Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China）

Abstract: ZSM-5 zeolites were synthesized using coal-series kaolin as raw material, sodium silicate, fumed
silica, silicon tetraacetate and silicic acid as silicon sources, sodium hydroxide as mineralizer, and
tetrapropylammonium hydroxide as template agent. Subsequently, HZSM-5 molecular sieves were
synthesized by exchanging ion method in ammonium chloride. The HZSM-5 samples were characterized by
XRD, SEM，FTIR, NH 3-TPD and BET. Finally, the catalytic conversion of methanol to gasoline (MTG)
were studied over HZSM-5 samples. The results indicated that the HZSM-5 molecular sieve synthesized
from silicic acid had excellent catalytic performance, and started to deactivate after MTG reaction for 43 h,
and the selectivity of higher hydrocarbons (C 5 +) products was 41.75%.
Key words: kaolin; ZSM-5 molecular sieve; silica source; methanol to gasoline; catalysis technology
Foundation items: National Natural Science Foundation of China (51674262); Jiangsu Province Qing Lan
Project; “13th Five Year” Brand Discipline Construction Funding Project of China University of Mining
and Technology; Jiangsu Provincial College Students' Innovation and Entrepreneurship Training Program;
Students' Innovation Training Project for Undergraduate Students of China University of Mining and
Technology University

随着经济的发展，能源紧缺问题日益突出，甲 分子筛作为催化剂被广泛应用于甲醇制汽油工艺。
醇制汽油（MTG）催化工艺是目前研究的热点 [1-2] 。 煤系高岭土是采煤和选煤过程中产生的固体废
醇制汽油成功的关键是采用具有特定结构晶体硅铝 弃物，由于其独特的性能及含有丰富的硅和铝，以
[3]
酸盐分子筛 。ZSM-5 型分子筛因其内部具有合适 煤系高岭土为原料合成 ZSM-5 分子筛是近年来研究
尺寸的通道及可调变的酸性质 [4-5] ，所以 ZSM-5 型 的热点 [6-9] 。煤系高岭土的硅铝比 n(SiO 2)/n(Al 2O 3)

收稿日期：2018-09-12; 定用日期：2019-01-04; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180675
基金项目：国家自然科学基金项目（51674262）；江苏高校“青蓝工程”资助；中国矿业大学“十三五”品牌专业建设项目；江苏省
大学生创新创业训练计划指导项目；中国矿业大学大学生创新项目
作者简介：马 文（1997—），女，本科生。联系人：蒋荣立（1968—），女，博士，教授，Email：ronglijcumt@163.com。