[發明專利]一種多級孔硅鋁復合氧化物催化材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710196305.8
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106902798A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 侯琳熙;吳玄弦;盧振;張文哲;李碩林
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J21/08
• 分類號: B01J21/08;B01J35/10;B01J32/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于載體材料制備技術領域，具體涉及一種多級孔硅鋁復合氧化物催化材料及其制備方法。

背景技術

隨著全球經濟的高速發展和工業化進程的加速，環境污染的日益嚴重、自然生態的日趨惡化、資源和能源的短缺也越來越多地困擾著經濟的發展。因此，建立和發展物質循環利用的生態產業，實現生產到應用的清潔化具有非常重要的意義。在化工工業中大多過程都涉及催化技術，比如：石油工業、冶金、制藥、高分子材料、精細化工等，催化劑未來的發展方向深切關系著工業的發展。傳統的催化技術大多是以均相催化體系為主，如硫酸、高氯酸、強堿等化合物，其不僅存在著活性低、選擇性差等缺點，同時還存在著設備腐蝕、催化劑回收困難、環境污染嚴重等諸多問題，難以適應現代“綠色化學”可持續發展的要求。近年來，多相和均相的負載型催化劑由于具有較高的活性和選擇性，并具有腐蝕性小、穩定性好、容易回收并可重復利用等優點而受到大家廣泛的關注。目前，常用的負載型催化劑載體有氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、天然粘土、樹脂和活性炭等，它們因各具特點而被廣泛的應用在不同的催化工藝中。

硅鋁復合氧化物具有表面性質易于調控、酸性溫和等優點，已成為化工領域應用最為廣泛的催化劑載體之一，且在烷基化、加氫裂解、異構化、脫水等反應中表現出優異的催化性能。S.Hwang等人制備了NiMo負載的硅鋁復合氧化物載體催化劑，將其用于催化固體石蠟加氫裂化反應表現出非常優異的催化性能（Catalysis Letters，2009,2,410-416）。Ｆ.Hao等人將Co₃O₄負載于硅鋁復合氧化物用于催化環己烷亞硝化合成己內酰胺，其研究表明，載體復合氧化物表面豐富的Ｂ酸大大提高了催化劑的選擇性（Journal of molecular catalysis A：Chemical，2012,363-364）。中國專利CN 106031879 A公開了一種含硅鋁的多級孔加氫裂化催化劑，其表現出了不錯的加氫催化活性。由以上可見，負載型硅鋁復合物催化劑的研究取得了諸多的成果，但同時，越來越多的研究也表明，活性中心的性質是硅鋁負載型催化劑催化性能的主要影響因素，載體的物理化學性質，特別是孔結構往往會通過擇形選擇和擴散限制極大地影響催化劑的催化性能。因此開發具有豐富孔道結構的硅鋁復合氧化物催化材料具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多級孔硅鋁復合氧化物催化材料及其制備方法，其具有豐富的孔道結構，可為負載型催化劑提供更多的載體選擇。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多級孔硅鋁復合氧化物催化材料，其比表面積為500-1000 m²/g，并具有微孔和介孔兩種孔道結構，其中微孔孔徑為1-2 nm，介孔孔徑為20-40 nm。

所述多級孔硅鋁復合氧化物催化材料的制備方法包括以下步驟：

1）將模板劑溶于乙醇溶液中，用氨水調節其pH為8-10，隨后逐滴加入硅源和鋁源，并劇烈攪拌30-60 min；其中，硅源、鋁源、模板劑與乙醇溶液的摩爾比為40-60：0-1：4-8：800-1000；

2）將步驟1）所得混合液轉移至聚四氟乙烯內襯不銹鋼反應釜中，160-180℃晶化反應48-60 h；

3）反應完畢后冷卻、過濾，所得沉淀用去離子水洗滌至中性，然后置于110℃的鼓風干燥箱中烘干，再放入馬弗爐中550℃-700℃煅燒8-10 h以去除模板劑，即得到所述多級孔硅鋁復合氧化物催化材料。

所述模板劑為季銨鹽雙子表面活性劑，其結構通式為：

，其中，n為正整數，2≤n≤6。

所述硅源為正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。

所述鋁源為硫酸鋁或硝酸鋁。

所述乙醇溶液的質量濃度為30-50%。

本發明的有益效果在于：

（1）本發明利用季銨鹽雙子表面活性劑為模板劑，可對材料的孔道結構、表面形貌等同時起到導向作用。

（2）本發明制備的硅鋁復合氧化物催化材料具有較高的比表面積，有利于提高催化劑活性組分的分散度，增加活性中心的利用率。

（3）將本發明硅鋁復合氧化物催化材料用于酸催化劑的負載，酸性活性組分能與其表面存在的酸性中心產生協同效應，呈現多功能催化劑的特點并提高催化反應的活性。

附圖說明

圖1為實施例1所制備多級孔硅鋁復合氧化物催化材料的SEM圖。

圖2為實施例1所制備多級孔硅鋁復合氧化物催化材料的孔徑分布曲線。