[发明专利]分子筛催化剂及其制备方法及用途

说明书

本发明提供了一种分子筛催化剂及其制备方法及用途。所述分子筛催化剂包括分子筛载体，所述分子筛载体包含团聚体；所述团聚体包含有片层结构，多个所述片层结构相互堆叠以使所述分子筛载体具有多孔结构；以及活性成分，所述活性成分包含金属和/或金属氧化物，所述活性成分的平均粒径为0.5～10nm；其中以所述活性成分的总质量计，至少95％以上的所述活性成分封装在所述团聚体的至少两个所述片层结构之间。本发明的分子筛催化剂具有以下技术效果：限域在层状分子筛微孔孔道内和层间的金属团簇热稳定性显著增强，分散度显著提高。

技术领域

本发明涉及一种分子筛催化剂及其制备方法及用途，具体涉及一种层间封装有过渡金属氧化物纳米颗粒或过渡金属纳米颗粒的层状MFI结构分子筛催化剂、其制备方法及用途，属于催化剂领域。

背景技术

MFI型分子筛材料由于其优良的水热稳定性、丰富的多孔结构和可调变酸性分布，广泛应用于催化裂解、催化重整等反应中，2维结构MFI分子筛(层状)的合成为解决烃类分子的转化提供了一个崭新的思路。具有超短b-轴(～2nm)的层状MFI分子筛相较于传统分子筛具有更高的外表面积和介孔体积，对于大分子反应的有效因子接近1，远高于微米、甚至纳米分子筛，对烃类分子具有更高的吸-脱附速率。研究者通过在层状分子筛上负载金属构建的双功能催化剂，结合层状分子筛超短b轴/丰富介孔带来的快速扩散与金属活性位点协同催化，在催化烃类裂解制低碳烯烃反应中较传统分子筛表现出更高的催化活性。

将过渡金属元素改性与层状MFI分子筛复合构建催化剂，利用金属团簇对反应物分子的吸附和对载体酸性的调变，结合层状分子筛快速扩散特性，将可能协同催化烃类转化提高裂解转化率及产物中低碳烯烃收率。但以往采用的浸渍法和离子交换法制备的金属/层状MFI分子筛面临热稳定性较低(二维结构自身及金属粒子)，金属分布难以控制等问题，制约着其在催化裂解制备低碳烯烃中的应用。主要问题如下：

(1)传统浸渍或离子交换法制备的分子筛负载金属催化剂，由于奥斯瓦德熟化和过渡金属颗粒的布朗运动，导致金属氧化物高温下易团聚，不仅使金属催化效果降低，同时堵塞孔导致催化剂失活。

(2)双氨基模板剂中的疏水长链控制片层在b轴方向的生长，但制备过程中的焙烧过程，使层间“屏障”消失，重新形成Si-O-Si键，部分生成大尺寸晶体，导致的2维结构的坍塌，使有序介孔消失，表面积下降。

(3)催化裂解反应较高的反应温度(500℃)导致裂解深度加剧，活性金属及酸性中心被积碳覆盖导致催化剂失活，催化稳定性降低。随反应进行，基于层状热稳定低的结构特点，低连通性的介孔和有限的微孔孔口被积碳覆盖，进一步恶化了中间产物的扩散过程，从而加剧了二次反应的发生，形成芳烃进而聚合为积碳使催化剂失活。

发明内容

发明要解决的问题

鉴于现有技术中存在的技术问题，例如：催化剂容易失活、有序介孔少，表面积低等问题，本发明首先提供了一种分子筛催化剂，本发明的分子筛催化剂的层间限阈过渡金属颗粒的团簇，增加了催化反应中反应物与活性位点(包括分子筛酸中心和金属活性中心)的接触面积，同时利用层状分子筛规整孔道特性和择型性，大大提高其在催化反应中的活性和选择性。

进一步地，本发明还提供了一种分子筛催化剂的制备方法，该方法简单易行，原料易于获取，适合大批量生产。

用于解决问题的方案

本发明首先提供一种分子筛催化剂，其中，所述分子筛催化剂包括：

分子筛载体，所述分子筛载体包含团聚体；所述团聚体包含有片层结构，多个所述片层结构相互堆叠以使所述分子筛载体具有多孔结构；以及

活性成分，所述活性成分包含金属和/或金属氧化物，所述活性成分的平均粒径为0.5～10nm；其中