[發(fā)明專利]一種納米鐵修飾的SBA-16分子篩及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710820537.6
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN109485060B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳凱;任行濤;劉艷惠;賈志光;楊光
• 申請（專利權(quán)）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北京化工研究院
• 主分類號: C01B39/06
• 分類號: C01B39/06;C07C37/60;C07C39/04;B01J29/04
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;方莉

本發(fā)明涉及一種納米鐵修飾的SBA?16分子篩，其中，納米鐵以單質(zhì)的形式內(nèi)嵌于所述分子篩的骨架中。本發(fā)明還涉及一種納米鐵修飾的SBA?16分子篩的制備方法，其包括以下步驟：S1，將硅源、水、有機(jī)模板劑、鐵源絡(luò)合物、酸與醇混合，制得反應(yīng)混合物；S2，將反應(yīng)混合物進(jìn)行水熱晶化處理，后經(jīng)后處理，制得Fe?SBA?16分子篩；S3，采用氫氣將所述Fe?SBA?16分子篩進(jìn)行還原處理，得到所述納米鐵修飾的SBA?16分子篩。所得納米鐵修飾的SBA?16分子篩仍具有立方介孔孔道結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，且骨架中納米鐵的粒度集中在3?4nm之間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分子篩技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米鐵修飾的SBA-16分子篩及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來負(fù)載型催化劑的研究取得了巨大的發(fā)展，負(fù)載型催化劑不僅解決了均相催化劑難以回收再利用的問題，而且克服了金屬流失帶來的環(huán)境污染問題。介孔材料具有高的比表面積及規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，能夠保證負(fù)載催化劑活性位的高度分散，維持均相催化劑原有的催化活性和選擇性；另外介孔材料表面還有豐富的羥基，易于表面功能化，同時介孔材料還具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，因此該類材料是一類理想的均相催化劑載體材料。與常規(guī)的六方介孔M41S系列分子篩相比，SBA-16分子篩具有的三維孔道能夠使反應(yīng)物更加容易的進(jìn)入到分子篩內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)，而不至于引起分子篩孔道的堵塞。同時，該分子篩還具有更大的比表面積、規(guī)則的孔徑分布、更厚的孔壁以及更好的熱穩(wěn)定性，在催化劑、吸附劑、分離劑和納米科學(xué)方面受到了廣泛的關(guān)注。雖然一般情況下介孔材料本身基本沒有催化活性，但當(dāng)它負(fù)載或摻雜具有氧化還原能力的活性組分(如過渡金屬或金屬氧化物等)時，分子篩上會形成氧化還原的活性中心，氧化還原能力會得到極大的提高。

將三價態(tài)的鐵離子負(fù)載到SBA-16分子篩能顯著提高分子篩的酸數(shù)量和離子交換能力，所制備的Fe/SBA-16在氧化烷烴，苯酚和苯的烷基化反應(yīng)過程都表現(xiàn)了良好的催化效果，但常規(guī)方法得到的負(fù)載型分子篩催化劑在干燥和焙燒的過程中極易造成金屬顆粒的團(tuán)聚，使得分子篩的孔道被大量金屬及金屬氧化物所覆蓋，造成分子篩孔道的堵塞和比表面積的下降。因此使得催化劑的選擇性和催化劑的壽命均受到一定程度的影響。

因此，目前存在的問題是急需研究開發(fā)一種納米鐵修飾的SBA-16分子篩及其制備方法與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米鐵修飾的SBA-16分子篩及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明采用鐵源絡(luò)合物與有機(jī)模板劑通過靜電吸引的相互作用方式使鐵離子(Fe³⁺)進(jìn)入SBA-16分子篩骨架中并取代硅原子，然后通過氫氣將骨架中的鐵離子(Fe³⁺)直接還原成單質(zhì)鐵(Fe)，使單質(zhì)鐵(Fe)直接內(nèi)嵌至分子篩骨架中，而由于位阻和分子篩骨架和孔道的限制作用，單質(zhì)鐵(Fe)之間不能相互團(tuán)聚從而形成由單一納米鐵原子修飾的SBA-16分子篩。

為此，本發(fā)明第一方面提供了一種納米鐵修飾的SBA-16分子篩，其中，納米鐵以單質(zhì)的形式內(nèi)嵌于所述分子篩的骨架中。

根據(jù)本發(fā)明，所述納米鐵的粒度為3-4nm；所述分子篩的比表面積≥430m²/g。

本發(fā)明第二方面提供了一種根據(jù)本發(fā)明第一方面所述納米鐵修飾的SBA-16分子篩的制備方法，其包括：

步驟S1，將硅源、水、有機(jī)模板劑、鐵源絡(luò)合物、酸與醇混合，制得反應(yīng)混合物；

步驟S2，將所述反應(yīng)混合物進(jìn)行水熱晶化處理，后經(jīng)后處理，制得Fe-SBA-16分子篩；

步驟S3，采用氫氣將所述Fe-SBA-16分子篩進(jìn)行還原處理，制得所述納米鐵修飾的SBA-16分子篩；