[发明专利]一种负载晶化纳米Y型分子筛及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位晶化纳米Y型分子筛及其合成方法，具体地说涉及一种原位晶化小晶粒纳米Y型分子筛及其合成方法。

技术背景

沸石分子筛广泛存在于自然界，而分子筛人工合成的实现则推动了材料化学和工业催化技术的发展。分子筛除了广泛应用于催化、吸附、分离等过程外，在微激光器、气体和液体分离膜、气体传感器、非线性光学材料、荧光材料、低介电常数材料和防腐材料等方面也不断得到应用或具有潜在应用前景。目前，人工合成的分子筛不下千种，得到工业应用或引起工业领域兴趣只有大约几十种，而影响新结构分子筛工业应用的障碍首先就是其合成工艺的成熟程度和制备成本的高低，另外一个就是其良好的催化性能和独特的催化特点。在石油炼制过程的重油深加工技术中，里程碑式的飞跃就是分子筛替代天然白土和无定形酸性硅酸铝所引发的重油裂解技术革命。

纳米分子筛具有短的孔道和较开放的晶穴，不仅在催化、离子交换、复合材料方面显示优异性能，而且在分子组装、光电磁功能纳米材料制备上是一种优良的载体材料或宿主材料。由于纳米分子筛具有较大的比表面积和较高的晶内扩散速率，在提高催化剂的利用率、增强大分子转化能力、减小深度反应、提高选择性以及降低结焦失活等方面均表现出优越的性能。其由于表面原子数与体相原子数之比随着晶粒尺寸的减小而急剧增大，表现出明显的体积效应、表面效应和量子尺寸效应，从而具有独特的物理化学性质。同时，纳米分子筛不仅可作为纳米工程研究中的理想基元构件，用于构筑各种多级有序结构的催化及功能材料。然而纳米材料在合成和制备过程中，存在着容易团聚稳定性差和过滤困难等问题。

分子筛原位合成就是将分子筛组分直接生长在某种基质上的制备方法，它在合成本质上与传统的液相合成一样，所不同的是它单一的目的分子筛产物，它是生长并附着在基质上的分子筛晶粒的分散体系，某种意义上说它是一种复合材料。不论是什么方式的原位合成，对基质都有要求，原则上要求其在合成环境中具有保持原有基本结构的特点。在石油化工过程大量应用的仍然以微孔结晶硅酸铝分子筛为主，它们几乎都是在碱性水热条件下合成的。因此，通常的无定形碱土氧化物是不适合的，因为它们大部分在强碱体系下会溶解或转化成其它碱式化合物。因此，现有的原位合成材料均采用天然的惰性材料，如高岭土、粘土、蒙脱土等，其中高岭土具有双层八面体晶态结构，表面具有弱酸性，也具有一定的化学惰性，因此可以作为碱性水热条件下原位合成的基质。专利CN200810012205.6以高温焙烧的高岭土为基质，通过外加铝源的方式进行原位晶化合成八面沸石，可以大大缩短晶化时间，并提高产品性质，合成的八面沸石可以作为加氢裂化等催化剂的组分。

Heden 等首先在US3391994公开了以高岭土为原料制备活性组份和基质共生的NaY原位结晶技术，主要考虑应用在FCC催化剂上。为了得到活性好催化选择型优异的原位晶化催化剂，对基质材料是有特殊要求的，如EP0209332A2公开了一种以高岭土为原料原位晶化技术，使用550-925℃焙烧得到的偏高岭土。CN1549746A，CN1232862A，CN1334318A虽然也都涉及了采用焙烧高岭土做基质进行原位合成制备Y分子筛。CN200310106602.7涉及一种用煅烧高岭土制备纳米级分子筛的方法，以及用此方法制备出A型、P型X型的系列纳米分子，其特点是该方法改变了传统的生产工艺，采用在水热反应中直接合成方法，反应速率加快，反应体系中的晶核数增多，可得到颗粒很细的产物，制备工艺流程合理、简单、操作方便。然而上述专利所涉及原位法制备的分子筛，或者分子筛晶粒尺寸较大，一般在300~600nm之间，属于小晶粒范围，难以实现催化性能的进一步提升；或者合成的分子筛硅铝比低，不属于Y型分子筛晶型范畴，不适合作为炼油过程催化材料使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种原位晶化合成高硅铝比、小晶粒纳米Y型分子筛及其合成方法。

一种原位晶化纳米Y型分子筛的制备方法，包括如下步骤：

（1）将碱性钠盐、含铝化合物、含硅化合物加水溶解并混合均匀；

（2）向步骤（1）的混合物料中加入高岭土基质打浆，混合浆液老化5～24h；

（3）向步骤（2）的物料中加入计量Y分子筛导向剂，在超声波的作用下进行水热晶化，晶化温度为50～90℃，晶化时间为10~20小时，优选为12~18小时，晶化后过滤水洗得到原位晶化产物。