[發明專利]具有MFI結構的納米雛晶催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011501919.0
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112619685B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 張亞紅;盛治政;唐頤;展裕璐;高嶁;會映雙;杜可
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B01J29/035
• 分類號: B01J29/035;B01J37/34;B01J37/08;B01J35/10;C07C51/00;C07C59/08;B82Y30/00;B82Y40/00;C10B53/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉瀟

本發明提供了具有MFI結構的納米雛晶催化劑的制備方法，本發明先通過微波加熱使分子篩晶體從硅源和四丙基氫氧化銨水溶液的混合液中成核與生長，再通過微波加熱使金屬無機鹽中的金屬離子與分子篩結合，之后通過透析進行濃縮，通過冷凍干燥去除水分，最后通過煅燒去除模板劑四丙基氫氧化銨，進而得到了顆粒尺寸小、催化活性高的具有MFI結構的納米雛晶催化劑。實施例的結果顯示，本發明制備的具有MFI結構的納米雛晶催化劑的粒徑分布為6～10nm，外比表面積為104cm³g^?1，微孔比表面積為640cm³g^?1。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，尤其涉及具有MFI結構的納米雛晶催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

分子篩是指具有均勻微孔、且孔徑與一般分子大小相當的一類物質。分子篩的應用非常廣泛，可以作高效干燥劑、選擇性吸附劑、催化劑、離子交換劑等，在石油加工、石油化工、精細化工以及日用化工中起著越來越重要的作用。

分子篩作為催化劑使用時，其催化活性與微孔結構、活性位種類和分布等息息相關。傳統分子篩因具有微孔孔徑大、孔道長、酸性位點主要分布在骨架內的特點，而存在傳質效率低、孔道易堵塞、暴露活性位不夠等缺點，進而限制了其在大分子的催化裂化、生物質平臺化合物的轉化等反應中的應用。納米分子篩的顆粒大小僅為幾十到上百納米，外表面積大，且具有短而規整的孔道，因而能夠提供更短的擴散路徑和更多的可接觸活性位，有利于提高傳質效率和催化活性，如具有MFI結構的納米ZSM-5分子篩的顆粒大小為100～300nm，在石腦油、丁烯催化裂化反應中展現出了良好的催化活性。但是，上述納米ZSM-5分子篩的顆粒尺寸仍較大，在作為催化劑用于催化裂解反應時，仍存在催化活性較低，進而需要較高反應溫度的缺陷。因此，亟需提供一種顆粒尺寸更小、催化活性更好的分子篩催化劑。

發明內容

本發明的目的在于提供具有MFI結構的納米雛晶催化劑及其制備方法和應用，本發明提供的具有MFI結構的納米雛晶催化劑顆粒尺寸小，能夠作為催化劑應用于大分子有機物裂解反應和糖類轉化反應中，且催化活性高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了具有MFI結構的納米雛晶催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅源與四丙基氫氧化銨水溶液混合，進行微波加熱得到純硅MFI分子篩前驅體溶液；

(2)將所述步驟(1)得到的純硅MFI分子篩前驅體溶液與金屬無機鹽混合，進行微波加熱得到MFI分子篩分散液；

(3)將所述步驟(2)得到的MFI分子篩分散液進行透析，得到MFI分子篩水溶液；

(4)將所述步驟(3)得到的MFI分子篩水溶液依次進行冷凍干燥和煅燒，得到具有MFI結構的納米雛晶催化劑。

優選地，所述步驟(1)中的硅源與四丙基氫氧化銨水溶液中的四丙基氫氧化銨的物質的量之比為1:(0.2～0.39)。

優選地，所述步驟(1)中的微波加熱包括依次進行的低溫微波加熱和高溫微波加熱；所述低溫微波加熱的溫度為60～90℃，所述高溫微波加熱的溫度為110～130℃。

優選地，所述步驟(2)中的金屬無機鹽包括硝酸鋁、氯化鋁、硝酸錫和氯化錫中的一種或多種。

優選地，所述步驟(2)中的金屬無機鹽中的金屬離子與純硅MFI分子篩前驅體中的硅原子的物質的量之比為1:(20～200)。

優選地，所述步驟(2)中微波加熱的溫度為130～180℃，微波加熱的時間為60～300min。

優選地，所述步驟(4)中冷凍干燥的溫度為-50～-20℃，冷凍干燥的時間為36～48h。