[发明专利]具有梯级孔结构分布的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有梯级孔结构分布的复合材料及其制备方法。包括以下步骤：1)将模板剂F127或者P123在酸性环境下与相应硅源混合并加热搅拌直至均匀；2)将扩孔剂均匀滴加到1)所得混合溶液中，搅拌均匀后静置一段时间，得到白色沉淀；3)将上述所得沉淀放入晶化釜中晶化，经晶化、抽滤、干燥、焙烧后得到SBA‑15和MCFs复合材料，该材料具有梯级孔结构。本发明中复合材料15～20nm的孔径占20％以上，48～53nm的孔径占15％以上，比表面积为400～600msupgt;2/supgt;/g，孔容为1.0～2.0cmsupgt;3/supgt;/g。由于该复合材料具有较大比表面积，梯级孔结构，孔径可调等特点，因此广泛应用于催化、吸收分离以及生物医疗等领域，尤其在石油炼制中的应用更为普遍。

技术领域

本发明属于材料合成领域，具体涉及一种具有梯级孔结构分布的复合材料及其制备方法，它广泛应用于催化、吸收分离以及生物医疗等领域，尤其在石油炼制中的应用更为普遍。

背景技术

研究发现，机动车尾气是造成雾霾天气的主要来源之一，且机动车尾气中的硫化物是主要污染物之一。我国汽油构成以FCC汽油组份为主，占80％左右，其特点是高硫、高烯烃及高辛烷值组份不足。而且，随着FCC加工的原料向重质化方向发展，将导致FCC汽油中的硫含量和烯烃含量进一步增高。因此FCC汽油脱硫、降烯烃、保持辛烷值就成为我国清洁汽油生产技术需要解决的关键问题。

在对加氢脱硫催化剂的长期研究过程中，载体材料的研究是重点之一。对于负载型催化剂，载体材料对催化剂的催化性能有着重要的影响。载体不仅需要提供较大的比表面积，使催化剂的活性组分得到充分利用，降低经济成本，而且还可通过与活性组分发生相互作用来改善催化剂的性能，如可作为催化剂的骨架，提高其稳定性和机械强度，并保证催化剂有一定的形状和大小，使之符合工业反应器中流体力学条件的需要，减少流体流动阻力等众多优点。目前，最常用的催化剂载体材料有γ-Al₂O₃、活性炭和分子筛等。近年来，研究发现以SBA-15、SBA-15、介孔二氧化硅泡沫材料(MCFs)等介孔材料与ZSM-5、Beta等微孔材料混合或者复合作为载体。CN106433758A公开了一种FCC汽油加氢脱硫工艺，所述催化剂包括载体和活性组分；所述载体为MSU-G、SBA-15和HMS的复合物或混合物，所述的催化剂还含有催化助剂，所述催化助剂为Cr₂O₃、ZrO₂、CeO₂、V₂O₅和NbOPO₄的混合物。该工艺可以将FCC汽油中的总硫含量降低到5ppm以下，以满足汽油国五标准。同时，该工艺还使得FCC汽油的辛烷值不明显降低。但是，该方法制备的载体材料为简单混合或者复合，不能形成渐变的梯级孔结构，载体材料合成有进一步提升的空间。

梯级孔载体材料因其比表面积大，由于该复合材料具有较大比表面积，梯级孔结构，孔径可调等特点，因此广泛应用于催化、吸收分离以及生物医疗等领域，尤其在石油炼制中的应用更为普遍。梯级孔材料中的大孔能有效地增加催化剂的通透性，防止反应过程中的积炭堵塞孔道，覆盖活性位点，延长催化剂的工作寿命；小孔可增加材料的比表面积，容纳更多的活性组分，提升催化剂效率，进而增加催化剂的催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有梯级孔结构分布的复合材料及其制备方法，通过该制备方法得到的复合材料具有梯级孔结构分布。

为达上述目的，本发明的目的在于提供一种具有梯级孔结构分布的复合材料制备方法，包括以下步骤：

步骤1：以F127或P123为模板剂，在酸性环境下加入硅源，将混合溶液加热搅拌直至均匀，得到混合溶液；

步骤2：将扩孔剂均匀滴加到步骤1的混合溶液中，搅拌均匀后静置一段时间，得到白色沉淀；

步骤3：将步骤2所得沉淀放入晶化釜中晶化，经晶化、抽滤、干燥、焙烧后得到SBA-15和MCFs复合材料，该材料具有梯级孔结构；