[發明專利]中心交叉沸石薄片固體酸催化劑的合成方法

有效

• 申請號: 202110659485.5
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113398985B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 周丹;王婧;夏清華;魯新環
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: B01J29/70
• 分類號: B01J29/70;B01J37/10;B01J37/03;B01J35/10;C07D317/12;C01B39/04;C01B39/48;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻;王虹

本發明公開了一種中心交叉沸石薄片固體酸催化劑的合成方法，包括以下步驟：1)將硅源、去離子水、模板劑、硼源、鈉源、鈦源、鋁源混合均勻制成反應凝膠；2)將反應凝膠置于反應釜內，將反應釜密封后固定于有加熱功能和可繞水平軸線進行轉動的反應器內；3)同時開啟反應器加熱和轉動功能，使反應凝膠先動態晶化一段時間再靜態晶化一段時間，得到粗產物；4)對粗產物進行簡單的后處理得到固體酸催化劑。本發明通過先動態水熱晶化后靜態水熱晶化的切換晶化模式可制備具有中心交叉形貌特征的沸石薄片固體酸催化劑，因其具有高外比表面積和高暴露催化活性位，催化性能遠優于單獨動態水熱晶化或單獨靜態水熱晶化制得的沸石催化材料。

技術領域

本發明涉及沸石分子篩固體酸的合成，具體地指一種具有高穩定性的、厚度可控的、中心交叉形貌特征的沸石薄片固體酸催化劑的合成方法。

背景技術

沸石分子篩是一種重要的微孔晶體材料(孔徑尺寸≤2nm)，被廣泛應用于吸附、分離、催化、能量存儲等領域，在國民經濟中占有極其重要的戰略地位。然而目前沸石分子篩的催化應用仍主要局限在對有機小分子的催化轉化，這是由于微孔結構不利于大底物分子的擴散、質量傳輸、中間過渡態的形成等。

相比于三維沸石分子篩顆粒，二維沸石薄片由于其在一個維度上的晶體生長被限制了而具有高外比表面積的優點，這使得分布在薄片上的催化活性位點更容易被底物分子(尤其大底物分子)接近而促進反應的進行，近年來引起人們極大的研究興趣。已報道的沸石薄片通常是通過后處理的方式制備的，例如層剝離、層間擴張等。但是，后處理的方法存在較多問題，例如，很難保證得到的沸石薄片的均一性，即沸石薄片的厚度很難控制；沸石薄片的穩定性通常較差，這是由于沸石薄片表面通常存在大量羥基，其在多次催化反應后會容易發生縮聚從而使薄片間發生粘連。上述問題極大地影響了這類催化材料的催化性能。因此，制備具有高穩定性的均一的沸石薄片催化材料是人們迫切需求的。

發明內容

本發明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種具有高穩定性的、厚度可控的、中心交叉沸石薄片固體酸催化劑的合成方法。該方法通過對沸石晶化過程的控制，即采用先動態水熱晶化后靜態水熱晶化的切換式晶化模式，可合成出具有高穩定性的、厚度可控的中心交叉沸石薄片，再經過簡單后處理即得到中心交叉沸石薄片固體酸催化劑，并且此方法具有過程簡單、易于操作、成本低、綠色環保等優點。

本發明的技術方案為：一種具有高穩定性的厚度可控的中心交叉沸石薄片固體酸催化劑的合成方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將原料混合均勻制成反應凝膠，所述原料包括按摩爾份數計的以下材料：

所述硅源以SiO₂計、所述硼源以B₂O₃計、所述鈉源以Na₂O計、所述鋁源以Al₂O₃計、所述鈦源以TiO₂計；

2)將反應凝膠置于反應釜內，將反應釜密閉后固定于具有加熱功能且可繞水平軸線進行轉動的反應器內；

3)將反應器內加熱后保溫，同時反應器從加熱時刻起開始繞水平軸線以56～200rpm的轉動速率轉動2～15h，使反應凝膠進行動態水熱晶化；停止轉動后反應器保溫靜止，使反應凝膠進行靜態水熱晶化，得到粗產物；

4)粗產物經過濾、洗滌、干燥、酸處理或粗產物經負載、過濾、洗滌、干燥、焙燒，得到具有中心交叉形貌特征的沸石薄片固體酸催化劑。

優選的，所述步驟3)中反應器的加熱溫度為60～200℃，反應器保溫靜止時間為36～360h。

進一步的，所述步驟3)中反應器內加熱至160～180℃后保溫，轉動時間為10～12h，轉動速率為120～170rpm，反應器保溫靜止時間為240～360h。