[发明专利]纳米自组装丝光沸石催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米自组装丝光沸石催化剂及其制备方法，在链状形貌提升分子筛催化剂高效传质性能的同时，主要解决催化剂在芳烃烷基转移反应中活性与选择性低的问题，所述催化剂采用链状形貌丝光沸石为载体，活性组元包括，选自VIII元素至少一种、选自VA元素至少一种及选自IIA中至少一种金属元素的技术方案，较好解决了该技术问题，可用于芳烃烷基转移反应等芳烃转化的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种纳米自组装丝光沸石催化剂、制备方法及应用。

背景技术

丝光沸石的二维孔道体系，对于芳烃等大分子的反应中，催化作用一般只发生在十二元环的椭圆形直筒主孔道，而与主孔道相沟通的八元环孔道，一般分子进不去，因此对于反应降低扩散限制，抑制丝光沸石晶体在c轴方向上的快速生长是主要的研究思路。丝光沸石沿12MR(十二元环孔道，即c轴)方向具有较强的生长势能，通常很容易得到二维尺度的丝光沸石纳米棒状晶体，形成针状或纤维状，集合体呈放射状、束状、纤维状等。丝光沸石通常很难有效抑制晶体沿c轴有五元环组成链状结构的优先生长，还容易沿平行于c轴和b轴的二维通道定向生长成斜方晶系的片状丝光沸石。在三维尺度高结晶度纳米丝光沸石晶体的研究中，ab方向的生长能够较为容易的得到控制，直接影响催化剂的传质性能。片形丝光沸石的十二元环孔道之间缺乏相通性，严重的降低了催化反应过程中的传质速率，不利于催化活性更好的发挥。有效调控丝光沸石晶体的自组装成有序自支撑材料，探索、研究纳米丝光沸石晶体的聚集形式，是解决反应过程中催化剂上吸附、扩散瓶颈的关键。CN103274458A通过基本单元之间的取向接触合成一维项链状二氧化钛纳米晶体，材料的比表面积及有序性等性能得到了大幅提升。链状形貌可以有效改善丝光沸石的传质扩散性能，但硅铝组成的丝光沸石受表面酸性分布的限制，在芳烃烷基转移等具体反应中存在活性与选择性低的问题，通常需要通过元素改性的方式进行调控。如过渡金属元素所处特殊的元素周期表位置，赋予的优异物理化学性质，产生特殊的载体效应使得催化剂对许多反应具有较好的助催化效果，其引入还可以通过协同作用进一步增强其他金属的分散与稳定性。

本发明涉及一种用于芳烃烷基转移反应的链状形貌丝光沸石催化剂及其制备方法，通过选用VIII、VA和IIA族元素进行改性，可显著提升催化剂的反应性能，较好地解决了上述问题。该催化剂的技术和成本可控，在芳烃转化反应中具有优异的反应性能，有效抑制了积炭等芳烃聚合副反应的发生，耗氢副反应低，应用损耗少，具有更好的稳定性，可适应高空速的反应工况，并具有低温催化活性高，芳烃处理量大，催化效果好，产物二甲苯浓度高等优点，可用于芳烃烷基转移反应等芳烃转化的工业生产中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一，是为了克服现有技术中存在分子筛催化剂扩散性能差的问题，提供一种新型的具有链状形貌的丝光沸石作为催化剂的载体，该催化剂在歧化、烷基转移和异构化等芳烃转化中，对芳环侧链烷基具有高效的管理性能，可适应高空速的反应工况和传质需求。可高选择性地发生相应的脱烷基或烷基转移性能，具有苯和二甲苯主产物收率高和选择性高的特点。

本发明所要解决的技术问题之二，是提供一种解决上述技术问题之一所用催化剂材料相应的制备方法，解决分子筛的催化效果与催化剂制备过程中的各项合成参数的匹配问题。

本发明所要解决的技术问题之三，是采用上述催化剂，应用于芳烃烷基转移的芳烃转化应用中。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种用于芳烃烷基转移反应的链状形貌丝光沸石催化剂，所述催化剂采用链状形貌丝光沸石为载体，活性组元包括，选自VIII元素至少一种、选自VA元素至少一种及选自IIA中至少一种金属元素。

上述技术方案中，优选的所述活性组分同时包括VIII族元素、VA族元素和IIA族元素中的至少一种金属元素。

上述技术方案中，所述VIII元素选自铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱、铂中的至少一种。作为更优选的技术方案，所述VIII元素选自金属元素钌、铑、铱、铂中的至少一种。