CN108607600A - 一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用 - Google Patents

一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108607600A
CN108607600A CN201611133371.2A CN201611133371A CN108607600A CN 108607600 A CN108607600 A CN 108607600A CN 201611133371 A CN201611133371 A CN 201611133371A CN 108607600 A CN108607600 A CN 108607600A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
preparation
silicon source
molecular sieve
added
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611133371.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108607600B (zh
Inventor
黄延强
杨晓丽
苏雄
张涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201611133371.2A priority Critical patent/CN108607600B/zh
Publication of CN108607600A publication Critical patent/CN108607600A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108607600B publication Critical patent/CN108607600B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/44—Noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
    • B01J2229/183—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself in framework positions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种分子筛负载高分散贵金属催化剂及其制备方法。活性组分可以是贵金属M中的一种或几种的混合，载体为具有MFI结构的分子筛。具体来说该催化剂的制备方法是将活性金属前驱体通过吸附法负载在水热处理过的硅源前躯体上，从而制得含有贵金属的硅源，然后将硅源、铝源以及ZSM‑5晶种混合均匀并制得干凝胶粉末，再进行水蒸气辅助晶化合成分子筛负载贵金属的催化剂。制备的催化剂中活性金属组分的质量含量为0.05～8％，催化剂载体为骨架组成从低硅铝比(SiO2/Al2O3＝10)到全硅分子筛(Silicalite‑1)，并具有MFI拓扑结构的分子筛。本发明催化剂制备方法可靠，有较强的普适性，具有很好的应用前景。

Description

一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种可用于烯烃加氢、烷烃脱氢、烷烃异构化或费托合成反应的负载型金属催化剂，具体的说，是分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用。
背景技术
负载型金属催化剂是一类重要的催化材料，在石油炼制、环境保护以及材料合成等领域起着举足轻重的作用。但活性金属，特别是贵金属，在反应环境下容易烧结团聚，以致反应活性降低乃至失活，因此，如何提高其热稳定性成为负载型金属催化剂研究的一个关键问题。分子筛拥有高的比表面和发达的孔道结构，具有好的热稳定性以及水热稳定性，被广泛的作为载体应用在工业反应中。并且，有报道称可以借助分子筛的孔道或笼状结构封装金属颗粒，利用其空间结构来限制金属颗粒的迁移扩散行为，从而阻止颗粒间发生烧结团聚(The Journal of Physical Chemistry B,1997,101(29):5717-5724；AngewandteChemie International Edition,2012,51(24):5842-5846；AngewandteChemieInternational Edition,2010,122(20):3582-3585.)，保证催化剂性能在反应条件下可以长时间保持稳定。故分子筛可以用作为载体负载贵金属，制备高热稳定性的催化剂。
目前常用的合成分子筛负载的贵金属催化剂的方法有浸渍法、离子交换法、同晶转换法等。但对于孔道较小的分子筛，如SAPO、ZSM-5，采用上述的制备方法无法使贵金属配体进入分子筛的孔道或笼结构中，却只能负载在分子筛的表面上，从而使金属颗粒在高温环境中团聚烧结，稳定性能降低。寻找合适的合成制备方法，将贵金属包封在分子筛的孔道或笼结构中，对分子筛负载贵金属催化剂有着重要的意义。
目前，对于分子筛的晶化过程有两种机理，液相机理和固相机理。两者均涉及到前驱体源中的硅酸根离子和铝酸根离子间的解聚，硅铝酸盐骨架结构的重排、自组装等过程。若在分子筛晶化前的硅源与铝源的混合液中加入包含稳定配体的金属盐前驱体(AppliedCatalysis A General,2016,523:73-84.)，可以使其在晶化的过程中进入分子筛的孔道结构，然后通过后期焙烧除去配体得到包含金属颗粒的分子筛。
目前，有采用液相机理原位合成包封贵金属的分子筛。如，Wang等在硅源中加入[Pd(NH2CH2CH2NH2)2]Cl2和模板剂，晶化得到了Pd颗粒被包封在孔道和笼结构中的ZSM-5分子筛，在经过700℃的高温环境处理后依然可以保持原来的尺寸(JACS,2016,24(138):7484-7487)。Wu等同样在溶胶液中加入一系列贵金属的前驱体，通过原位合成的方法将其包封在LTA分子筛的笼结构中(J.Catal.,2014,311(3):458-468)。也有先将贵金属采用一定的方法包封在分子筛中，然后通过转晶的方式获得其他类型的晶体。Gu等首先合成ZSM-5分子筛，采用氢氧化钠对其进行扩孔，然后将Pt负载在分子筛孔道上，再利用转晶的方法合成了Pt/MFI催化剂(Acs Catal.,2015:6893-6901)。
受上述研究思路启发，本发明专利利用氨基基团对贵金属配体具有吸附作用，可以比较稳定的吸附贵金属离子配体。催化剂制备中利用含有氨基的硅烷作为硅源，通过和铝源晶种混合均匀制备干凝胶，然后采用水蒸汽辅助晶化法(可以避免在碱性水热体系中原料前驱体因过度解聚造成贵金属的团聚)，在硅酸盐和铝酸盐结构重排形成分子筛的过程中将贵金属直接引入分子筛孔道中，形成高分散，高稳定性的M-ZSM5催化剂。该催化剂具有氧化还原性和酸性双活性位点，并具有良好的热稳定性。催化剂可以应用在烯烃加氢、烷烃的脱氢、异构化和费托合成等反应中，具有优良的催化性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分子筛负载高分散贵金属催化剂的制备方法和应用，该催化剂具有高热稳定性、金属颗粒经高温处理后不会发生烧结团聚的优点，可在烯烃加氢、烷烃脱氢、烷烃异构化或费托合成反应中表现出良好的催化反应活性和产物的择型性。
为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备方法，催化剂中的活性组分可以是贵金属M中Pt、Ru、Pd、Ir、Rh、Au的一种或几种；载体是具有MFI结构的分子筛。
其具体步骤为：
1、硅源前躯体的制备
将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在去离子水中，在20-30℃下搅拌0.5-6h；向混合液中加入沉淀剂，搅拌0.5-1h得到悬浊液；在70-80℃下静止6-12h；将悬浊液过滤，洗涤，并于110-120℃下干燥，即得到硅源前驱体；
2、含有金属活性组分的硅源溶液的制备
取硅源前驱体置于去离子水中，超声分散2h以上；加入活性金属溶液前驱体，在70-80℃下搅拌0.5-12h，即得到含有金属活性组分的硅源溶液；
3、分子筛晶种的制备
将正硅酸乙酯溶解在去离子水中，加入模板剂，在室温下搅拌0.5-12h；90-150℃油浴中回流处理48-96h，即得到晶种凝胶溶液；
4、M/MFI催化剂的制备
取步骤3中得到的晶种凝胶加入步骤2中得到的含有金属活性组分的硅源溶液中，在室温下搅拌均匀，得到全硅的混合溶液；将铝源加入至上述混合溶液中后，在室温下搅拌老化12-36h，得到含铝的混合溶液；将全硅或含铝的混合溶液置于50-60℃下加热搅拌使溶液中的水蒸发，得到固体凝胶；将固体凝胶研磨为粉末进行水蒸气辅助晶化；将得到的产物进行过滤、洗涤，滤饼在110-120℃下干燥后焙烧，得到含有活性金属组分的M/MFI催化剂；
(1)步骤1中使用的沉淀剂是质量浓度为5-20％的甲醛溶液，用量为加入的3-氨丙基三乙氧基硅烷质量的10-50倍。
(2)步骤2中的所述的金属前驱体为Pt、Ru、Pd、Ir、Rh、Au中的一种或二种以上的氯酸盐或铵合硝酸盐中的一种或者多种混合物；添加量为硅源前驱体质量的0.1％-10％。
(3)步骤3中所述的模板剂为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵溶液中的一种或二种以上混合物；添加量为正硅酸乙酯质量的10-30％。
(4)步骤4中所述的铝源为拟薄水铝石、偏铝酸钠、铝粉、异丙醇铝中的一种或二种以上混合物；添加量为晶种凝胶溶液质量的0-50％。
(5)步骤4中所述的水蒸汽辅助晶化法的条件是，固体凝胶研磨后转移至支架上；然后在水热釜中加入水，将支架转移到水热釜中，晶化温度为100-200℃，晶化时间为10-60h。
(6)步骤4中所述焙烧条件为温度400-700℃，时间为3-6h，从室温到焙烧温度的升温速率为2-10℃/min。
本发明的有益效果：
该催化剂的金属颗粒位于分子筛孔道或笼结构中，在高温环境反应下金属颗粒不会发生烧结团聚，具有高热稳定性和抗烧结性能。该催化剂的制备方法可靠性强，具有普适性，可大范围制备使用，也可以用于各种各样的加氢或异构化反应中。
附图说明
图1为催化剂的形貌图；
图2为催化剂的金属颗粒分布图。
具体实施方式
实施例1
取4.4g 3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在150ml去离子水中，在30℃的水浴锅中搅拌0.5h；然后向混合液中加入10ml浓度为10％的甲醛，搅拌0.5h得到悬浊液；然后将水浴锅温度升高至80℃，静止12h；将悬浊液过滤，洗涤后转移至60℃的烘箱干燥，得到硅源前驱体。取1.5g硅源前驱体置于100ml去离子水溶液中，超声分散0.5h；加入0.223g质量分数为3.37％的氯铂酸溶液，在30℃水浴锅中搅拌0.5h，制备得到含有Pt的硅源，其中Pt的负载量为0.5wt％。取24.2g正硅酸乙酯溶解在10.8g去离子水中，加入15ml浓度为2mol*L-1的四丙基氢氧化铵溶液，室温下搅拌0.5h，静止放入120℃油浴锅中晶化回流72h，得到ZSM-5晶种凝胶溶液。取5g晶种凝胶液加入含有Pt的硅源中，室温下搅拌0.5h；将上述溶液室温下搅拌老化24h；将混合液放置于60℃水浴锅中，将溶液中的水蒸发干，得到固体凝胶，进行研磨后转移至聚四氟乙烯支架上；然后在水热釜中加入3ml的去离子水，将支架转移到水热釜中，放置于140℃烘箱中晶化40h；将得到的粉末过滤洗涤后，滤饼转移到80℃烘箱中干燥12h，然后放置于马弗炉中500℃焙烧4h，升温速率为10℃/min，即得到Pt/Silicalite-1催化剂。催化剂的形貌如附图1所示，催化剂的金属颗粒分布如附图2所示。
实施例2
取4.4g 3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在150ml去离子水中，在30℃的水浴锅中搅拌0.5h；然后向混合液中加入10ml浓度为10％的甲醛，搅拌0.5h得到悬浊液；然后将水浴锅温度升高至80℃，静止12h；将悬浊液过滤，洗涤后转移至60℃的烘箱干燥，得到硅源前驱体。取1.5g硅源前驱体置于100ml去离子水溶液中，超声分散0.5h；加入0.223g质量分数为3.37％的氯铂酸溶液，在30℃水浴锅中搅拌0.5h，制备得到含有Pt的硅源，其中Pt的负载量为0.5wt％。取24.2g正硅酸乙酯溶解在10.8g去离子水中，加入15ml浓度为2mol*L-1的四丙基溴化铵溶液，室温下搅拌0.5h，静止放入120℃油浴锅中晶化回流72h，得到ZSM-5晶种凝胶溶液。取5g晶种凝胶液加入含有Pt的硅源中，室温下搅拌0.5h；取0.058g偏铝酸钠粉末，用10ml去离子水溶解，然后加入到上述溶液中，室温下搅拌老化24h；将混合液放置于60℃水浴锅中，将溶液中的水蒸发干，得到固体凝胶，进行研磨后转移至聚四氟乙烯支架上；然后在水热釜中加入3ml的去离子水，将支架转移到水热釜中，放置于140℃烘箱中晶化40h；将得到的粉末过滤洗涤后，滤饼转移到80℃烘箱中干燥12h，然后放置于马弗炉中500℃焙烧4h，升温速率为10℃/min，即得到低负载量的Pt/ZSM-5催化剂，标记为Pt/ZSM-5(1#)。
实施例3
取4.4g 3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在150ml去离子水中，在30℃的水浴锅中搅拌0.5h；然后向混合液中加入10ml浓度为10％的甲醛，搅拌0.5h得到悬浊液；然后将水浴锅温度升高至80℃，静止12h；将悬浊液过滤，洗涤后转移至60℃的烘箱干燥，得到硅源前驱体。取1g硅源前驱体置于100ml去离子水溶液中，超声分散0.5h；加入0.1ml浓度为100mg/ml的氯铂酸溶液，在30℃水浴锅中搅拌0.5h，制备得到含有Pt的硅源，其中Pt的负载量为1wt％。取24.2g正硅酸乙酯溶解在10.8g去离子水中，加入15ml浓度为2mol*L-1的四乙基氢氧化铵溶液，室温下搅拌0.5h，静止放入120℃油浴锅中晶化回流72h，得到ZSM-5晶种凝胶溶液。取5g晶种凝胶液加入含有Pt的硅源中，室温下搅拌0.5h；取0.058g偏铝酸钠粉末，用10ml去离子水溶解，然后加入到上述溶液中，室温下搅拌老化24h；将混合液放置于60℃水浴锅中，将溶液中的水蒸发干，得到固体凝胶，进行研磨后转移至聚四氟乙烯支架上；然后在水热釜中加入3ml的去离子水，将支架转移到水热釜中，放置于140℃烘箱中晶化40h；将得到的粉末过滤洗涤后，滤饼转移到80℃烘箱中干燥12h，然后放置于马弗炉中500℃焙烧4h，升温速率为10℃/min，即得到中等负载量的Pt/ZSM-5催化剂，标记为Pt/ZSM-5(2#)。
实施例4
取4.4g 3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在150ml去离子水中，在30℃的水浴锅中搅拌0.5h；然后向混合液中加入10ml浓度为10％的甲醛，搅拌0.5h得到悬浊液；然后将水浴锅温度升高至80℃，静止12h；将悬浊液过滤，洗涤后转移至60℃的烘箱干燥，得到硅源前驱体。取1g硅源前驱体置于100ml去离子水溶液中，超声分散0.5h；加入2ml浓度为100mg/ml的氯铂酸溶液，在30℃水浴锅中搅拌0.5h，制备得到含有Pt的硅源，其中Pt的负载量为2wt％。取24.2g正硅酸乙酯溶解在10.8g去离子水中，加入15ml浓度为2mol*L-1的四丙基氢氧化铵溶液，室温下搅拌0.5h，静止放入120℃油浴锅中晶化回流72h，得到ZSM-5晶种凝胶溶液。取5g晶种凝胶液加入含有Pt的硅源中，室温下搅拌0.5h；取0.058g偏铝酸钠粉末，用10ml去离子水溶解，然后加入到上述溶液中，室温下搅拌老化24h；将混合液放置于60℃水浴锅中，将溶液中的水蒸发干，得到固体凝胶，进行研磨后转移至聚四氟乙烯支架上；然后在水热釜中加入3ml的去离子水，将支架转移到水热釜中，放置于140℃烘箱中晶化40h；将得到的粉末过滤洗涤后，滤饼转移到80℃烘箱中干燥12h，然后放置于马弗炉中500℃焙烧4h，升温速率为10℃/min，即得到高负载量的Pt/ZSM-5催化剂，标记为Pt/ZSM-5(3#)。
实施例5
取4.4g 3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在150ml去离子水中，在30℃的水浴锅中搅拌0.5h；然后向混合液中加入10ml浓度为10％的甲醛，搅拌0.5h得到悬浊液；然后将水浴锅温度升高至80℃，静止9h；将悬浊液过滤，洗涤后转移至80℃的烘箱干燥，得到硅源前驱体。取1g硅源前驱体置于100ml去离子水溶液中，超声分散0.5h；加入0.042ml质量分数为0.2375mg/ml的氯钯酸溶液，在30℃水浴锅中搅拌0.5h，制备得到含有Pd的硅源，其中Pd的负载量为1wt％。取24.2g正硅酸乙酯溶解在10.8g去离子水中，加入15ml浓度为2mol*L-1的四丙基氢氧化铵溶液，室温下搅拌0.5h，静止放入120℃油浴锅中晶化回流72h，得到ZSM-5晶种凝胶溶液。取5g晶种凝胶液加入含有Pd的硅源中，室温下搅拌0.5h；取0.335g异丙醇铝粉末，用8ml去离子水溶解，然后加入到上述溶液中，室温下搅拌老化24h；将混合液放置于60℃水浴锅中，将溶液中的水蒸发干，得到固体凝胶，进行研磨后转移至聚四氟乙烯支架上；然后在水热釜中加入3ml的去离子水，将支架转移到水热釜中，放置于140℃烘箱中晶化40h；将得到的粉末过滤洗涤后，滤饼转移到80℃烘箱中干燥12h，然后放置于马弗炉中500℃焙烧4h，升温速率为10℃/min，即得到Pd/ZSM-5催化剂。
实施例6
取4.4g 3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在150ml去离子水中，在30℃的水浴锅中搅拌0.5h；然后向混合液中加入10ml浓度为10％的甲醛，搅拌0.5h得到悬浊液；然后将水浴锅温度升高至80℃，静止10h；将悬浊液过滤，洗涤后转移至60℃的烘箱干燥，得到硅源前驱体。取1g硅源前驱体置于100ml去离子水溶液中，超声分散0.5h；加入0.013ml质量分数为0.3864mg/ml的氯铱酸溶液，在30℃水浴锅中搅拌0.5h，制备得到含有Ir的硅源，其中Ir的负载量为0.5wt％。取24.2g正硅酸乙酯溶解在10.8g去离子水中，加入15ml浓度为2mol*L-1的四丙基氢氧化铵溶液，室温下搅拌0.5h，静止放入120℃油浴锅中晶化回流72h，得到ZSM-5晶种凝胶溶液。取5g晶种凝胶液加入含有Ir的硅源中，室温下搅拌0.5h；取0.67g铝粉，用10ml去离子水溶解，然后加入到上述溶液中，室温下搅拌老化24h；将混合液放置于60℃水浴锅中，将溶液中的水蒸发干，得到固体凝胶，进行研磨后转移至聚四氟乙烯支架上；然后在水热釜中加入3ml的去离子水，将支架转移到水热釜中，放置于140℃烘箱中晶化40h；将得到的粉末过滤洗涤后，滤饼转移到120℃烘箱中干燥12h，然后放置于马弗炉中500℃焙烧4h，升温速率为10℃/min，即得到Ir/ZSM-5催化剂。
实施例7
取4.4g 3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在150ml去离子水中，在30℃的水浴锅中搅拌0.5h；然后向混合液中加入10ml浓度为10％的甲醛，搅拌0.5h得到悬浊液；然后将水浴锅温度升高至80℃，静止10h；将悬浊液过滤，洗涤后转移至80℃的烘箱干燥，得到硅源前驱体。取1g硅源前驱体置于100ml去离子水溶液中，超声分散0.5h；加入0.013ml质量分数为0.7914mg/ml的氯钌酸溶液，在30℃水浴锅中搅拌0.5h，制备得到含有Ru的硅源，其中Ru的负载量为1wt％。取24.2g正硅酸乙酯溶解在10.8g去离子水中，加入15ml浓度为2mol*L-1的四丙基氢氧化铵溶液，室温下搅拌0.5h，静止放入120℃油浴锅中晶化回流72h，得到ZSM-5晶种凝胶溶液。取3g晶种凝胶液加入含有Ru的硅源中，室温下搅拌0.5h；取0.64g拟薄水铝石，用10ml去离子水溶解，然后加入到上述溶液中，室温下搅拌老化18h；将混合液放置于60℃水浴锅中，将溶液中的水蒸发干，得到固体凝胶，进行研磨后转移至聚四氟乙烯支架上；然后在水热釜中加入3ml的去离子水，将支架转移到水热釜中，放置于140℃烘箱中晶化40h；将得到的粉末过滤洗涤后，滤饼转移到80℃烘箱中干燥10h，然后放置于马弗炉中500℃焙烧4h，升温速率为10℃/min，即得到Ru/ZSM-5催化剂。
实施例8
将Pt/ZSM-5(1-3#)和Pd/ZSM-5催化剂进行压片造粒筛分，取粒度为20-40目的催化剂0.5g，装填在固定床不锈钢反应器中进行正丁烷异构化脱氢的反应性能测试。在进行反应前，首先对上述催化剂进行原位还原处理，还原气为H2，纯度大于99％，体积空速为2400h-1，升温速率为10℃/min，还原温度为300℃，还原时间为1h，压力为常压。将还原后的催化剂进行正丁烷异构化脱氢反应，采用临氢操作，原料气为正丁烷和氢气的混合气(其中摩尔比为1:2)，反应压力为2MPa，体积空速为2000h-1，反应温度400℃。原料气和反应产物采用Agilent 7890B型气相色谱，配备Al2O3毛细柱，FID检测器，进行在线分析。上述催化剂的反应结果如表1所示，具体比较好的异构化作用和脱氢作用。
表1：催化剂对正丁烷异构脱氢反应性能结果表
实施例9
将Ru/ZSM-5催化剂进行压片造粒筛分，取粒度为20-40目的催化剂1g，装填在固定床反应器中进行费托合成反应性能测试。在进行反应前，首先对催化剂进行原位还原活化处理，还原气为H2，纯度大于99％，体积空速为1200h-1，升温速率为5℃/min，还原温度为250℃，还原时间为2h，压力为常压。将还原后的催化剂进行费托合成反应，其中原料气为CO和H2(体积比为1:2，Ar气为平衡气)，体积空速为1800h-1，反应压力为2MPa。反应采取程序升温的方法，在220-250℃范围内每10℃取一个温度点，每个温度点反应4h，升温速率为2℃/min。原料气和产物采用Agilent 7890B型气相色谱，配备TCD和FID检测器，He气为载气，进行在线分析。该催化剂的性能测试如表2所述，具有优良的反应性能。
表2：Ru/ZSM-5催化剂对于费托合成的活性结果
本发明涉及的催化剂的结构特点是贵金属被包封在分子筛的孔道结构中，金属颗粒经600℃高温焙烧后仍然可以保持高分散的状态，具有良好的抗烧结性能。该催化剂不仅具有贵金属的氧化还原性能，还包含分子筛的酸性位点，可用于烯烃加氢、烷烃脱氢、烷烃异构或费托合成等反应中，并具有优良的催化性能。该催化剂制备方法可靠，有较强的普适性，具有很好的应用前景。

Claims (10)

1.一种由分子筛负载高分散贵金属的催化剂，其特征在于：催化剂中的活性组分可以是贵金属M中Pt、Ru、Pd、Ir、Rh、Au中的一种或二种以上的混合；载体是具有MFI结构的分子筛；所述贵金属于催化剂中的质量含量为0.05～8％。
2.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于：催化剂载体通过水蒸气辅助法合成，合成的载体为具有MFI拓扑结构的分子筛，其骨架组成的硅铝摩尔比为SiO2/Al2O3＝10到全硅的Silicalite-1。
3.一种如权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征包括下述步骤：
(1)硅源前驱体的制备
将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在去离子水中，在20-30℃下搅拌0.5-6h；向混合液中加入沉淀剂，搅拌0.5-1h得到悬浊液；在70-80℃下静止6-12h；将悬浊液过滤，洗涤，并于110-120℃下干燥，即得到硅源前驱体；
(2)含有金属活性组分的硅源溶液的制备
取硅源前驱体置于去离子水中，超声分散2h以上；加入活性金属溶液前驱体，在70-80℃下搅拌0.5-12h，即得到含有金属活性组分的硅源溶液；
(3)分子筛晶种的制备
将正硅酸乙酯溶解在去离子水中，加入模板剂，在室温下搅拌0.5-12h；90-150℃油浴中回流处理48-96h，即得到晶种凝胶；
(4)M/MFI催化剂的制备
取步骤(3)中得到的晶种凝胶加入步骤(2)中得到的含有金属活性组分的硅源溶液中，在室温下搅拌均匀，得到全硅的混合溶液；将铝源加入至上述混合溶液中后，在室温下搅拌老化12-36h，得到含铝的混合溶液；将全硅或含铝的混合溶液置于50-60℃下加热搅拌使溶液中的水蒸发，得到固体凝胶；将固体凝胶研磨为粉末进行水蒸气辅助晶化；将得到的产物进行过滤、洗涤，滤饼在110-120℃下干燥后焙烧，得到含有活性金属组分的M/MFI催化剂。
4.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中使用的沉淀剂是质量浓度为5-20％的甲醛溶液，用量为加入的3-氨丙基三乙氧基硅烷质量的10-50倍。
5.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的所述的金属前驱体为Pt、Ru、Pd、Ir、Rh、Au中的一种或二种以上的氯酸盐或铵合硝酸盐中的一种或者多种混合物；添加量为硅源前驱体质量的0.1％-10％。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的模板剂为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵溶液中的一种或二种以上混合物；添加量为正硅酸乙酯质量的10-30％。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的铝源为拟薄水铝石、偏铝酸钠、铝粉、异丙醇铝中的一种或二种以上混合物；添加量为晶种凝胶溶液质量的0-50％。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的水蒸汽辅助晶化法的条件是，固体凝胶研磨后转移至支架上；然后在水热釜中加入水，将支架转移到水热釜中，晶化温度为100-200℃，晶化时间为10-60h。
9.根据权利要求3所述的制备方法中，其特征在于：步骤(4)中所述焙烧条件为温度400-700℃，时间为3-6h，从室温到焙烧温度的升温速率为2-10℃/min。
10.一种权利要求1或2所述的分子筛负载高分散贵金属催化剂的应用，其特征在于：催化剂可应用于烯烃加氢、烷烃脱氢、烷烃异构化或费托合成等反应中。
CN201611133371.2A 2016-12-10 2016-12-10 一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用 Active CN108607600B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611133371.2A CN108607600B (zh) 2016-12-10 2016-12-10 一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611133371.2A CN108607600B (zh) 2016-12-10 2016-12-10 一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108607600A true CN108607600A (zh) 2018-10-02
CN108607600B CN108607600B (zh) 2020-09-08

Family

ID=63657420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611133371.2A Active CN108607600B (zh) 2016-12-10 2016-12-10 一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108607600B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109317186A (zh) * 2018-11-23 2019-02-12 南开大学 一种高分散的负载型镍基催化剂及其制备方法
CN109368654A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种纳米Silicalite-1分子筛的制备方法
CN109908945A (zh) * 2019-03-27 2019-06-21 太原理工大学 一种甲烷部分氧化制合成气PtO@S-1多级孔结构分子筛及其制备方法和应用
CN113058639A (zh) * 2021-03-09 2021-07-02 中国原子能科学研究院 Zsm-5为载体的贵金属催化剂及其制备方法和应用
CN113600227A (zh) * 2021-08-16 2021-11-05 郑州中科新兴产业技术研究院 分子筛限域金属氧化物催化剂、制备方法及催化合成戊二胺的应用
CN113751058A (zh) * 2021-09-28 2021-12-07 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种Pd/ZSM-5催化剂的制备方法
CN113856737A (zh) * 2020-06-30 2021-12-31 中国石油化工股份有限公司 具有催化丙烷脱氢功能的催化剂及其制备方法和应用以及丙烷脱氢的方法
CN114904563A (zh) * 2022-06-08 2022-08-16 江苏扬农化工集团有限公司 一种zsm-5负载型贵金属催化剂、制备方法和用途
CN115007197A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 河南大学 兼具微孔和介孔的多级孔ZSM-5分子筛封装Ni金属催化剂及其制备方法和应用
CN115770607A (zh) * 2022-12-01 2023-03-10 中国科学院上海高等研究院 一种包覆型单原子金基催化剂、制备方法及其在烯烃氢甲酰化反应中的应用
WO2023173811A1 (zh) * 2022-03-18 2023-09-21 中国石油天然气股份有限公司 一种催化重整催化剂的制备方法及催化重整催化剂
CN115770607B (zh) * 2022-12-01 2024-06-04 中国科学院上海高等研究院 一种包覆型单原子金基催化剂、制备方法及其在烯烃氢甲酰化反应中的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1902145A (zh) * 2003-12-30 2007-01-24 沙地基本工业公司 使用铂－沸石催化剂的烷烃芳构化方法
CN102001681A (zh) * 2010-11-16 2011-04-06 浙江师范大学 一种zsm-5沸石的合成方法
CN102614914A (zh) * 2012-03-07 2012-08-01 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种醋酸加氢合成乙醇的催化剂及制备方法和应用
CN105330523A (zh) * 2015-10-22 2016-02-17 复旦大学 以生物质资源为原料制备环戊酮的方法
CN105461500A (zh) * 2014-09-05 2016-04-06 中国科学院生态环境研究中心 一种在室温条件下催化1-丁烯异构化合成2-丁烯的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1902145A (zh) * 2003-12-30 2007-01-24 沙地基本工业公司 使用铂－沸石催化剂的烷烃芳构化方法
CN102001681A (zh) * 2010-11-16 2011-04-06 浙江师范大学 一种zsm-5沸石的合成方法
CN102614914A (zh) * 2012-03-07 2012-08-01 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种醋酸加氢合成乙醇的催化剂及制备方法和应用
CN105461500A (zh) * 2014-09-05 2016-04-06 中国科学院生态环境研究中心 一种在室温条件下催化1-丁烯异构化合成2-丁烯的方法
CN105330523A (zh) * 2015-10-22 2016-02-17 复旦大学 以生物质资源为原料制备环戊酮的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AIQINWANG 等: "Unique properties of Ir/ZSM-5 catalyst for NO reduction with CO in the presence of excess oxygen", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 *
FRIGYES SOLYMOSI 等: "Decomposition of Ethane and Its Reaction with CO2 over Rh/ZSM-5 Catalyst", 《JOURNAL OF CATALYSIS》 *
RUIZHAO 等: "A highly efficient oxidation of cyclohexane over Au/ZSM-5 molecular sieve catalyst with oxygen as oxidant", 《CHEMICAL COMMUNICATION》 *
刘雪暖 等: "Pd/HZSM-5催化剂异构化反应特性的研究", 《石油化工高等学校学报》 *
郭星翠 等: "Selective hydrogenation of D-glucose to D-sorbititol over Ru/ZEM-5 catalysts", 《催化学报》 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109317186B (zh) * 2018-11-23 2021-03-26 南开大学 一种高分散的负载型镍基催化剂及其制备方法
CN109317186A (zh) * 2018-11-23 2019-02-12 南开大学 一种高分散的负载型镍基催化剂及其制备方法
CN109368654A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种纳米Silicalite-1分子筛的制备方法
CN109908945A (zh) * 2019-03-27 2019-06-21 太原理工大学 一种甲烷部分氧化制合成气PtO@S-1多级孔结构分子筛及其制备方法和应用
CN113856737A (zh) * 2020-06-30 2021-12-31 中国石油化工股份有限公司 具有催化丙烷脱氢功能的催化剂及其制备方法和应用以及丙烷脱氢的方法
CN113058639B (zh) * 2021-03-09 2022-06-28 中国原子能科学研究院 Zsm-5为载体的贵金属催化剂及其制备方法和应用
CN113058639A (zh) * 2021-03-09 2021-07-02 中国原子能科学研究院 Zsm-5为载体的贵金属催化剂及其制备方法和应用
CN113600227A (zh) * 2021-08-16 2021-11-05 郑州中科新兴产业技术研究院 分子筛限域金属氧化物催化剂、制备方法及催化合成戊二胺的应用
CN113600227B (zh) * 2021-08-16 2023-08-22 郑州中科新兴产业技术研究院 分子筛限域金属氧化物催化剂、制备方法及催化合成戊二胺的应用
CN113751058A (zh) * 2021-09-28 2021-12-07 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种Pd/ZSM-5催化剂的制备方法
CN113751058B (zh) * 2021-09-28 2023-12-01 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种Pd/ZSM-5催化剂的制备方法
WO2023173811A1 (zh) * 2022-03-18 2023-09-21 中国石油天然气股份有限公司 一种催化重整催化剂的制备方法及催化重整催化剂
CN114904563A (zh) * 2022-06-08 2022-08-16 江苏扬农化工集团有限公司 一种zsm-5负载型贵金属催化剂、制备方法和用途
CN114904563B (zh) * 2022-06-08 2024-02-09 江苏扬农化工集团有限公司 一种zsm-5负载型贵金属催化剂、制备方法和用途
CN115007197A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 河南大学 兼具微孔和介孔的多级孔ZSM-5分子筛封装Ni金属催化剂及其制备方法和应用
CN115007197B (zh) * 2022-06-27 2024-02-27 河南大学 兼具微孔和介孔的多级孔ZSM-5分子筛封装Ni金属催化剂及其制备方法和应用
CN115770607A (zh) * 2022-12-01 2023-03-10 中国科学院上海高等研究院 一种包覆型单原子金基催化剂、制备方法及其在烯烃氢甲酰化反应中的应用
CN115770607B (zh) * 2022-12-01 2024-06-04 中国科学院上海高等研究院 一种包覆型单原子金基催化剂、制备方法及其在烯烃氢甲酰化反应中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108607600B (zh) 2020-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108607600A (zh) 一种分子筛负载高分散贵金属的催化剂及其制备和应用
CN107285334B (zh) 一种固相合成aei型分子筛的方法及催化剂
CN107303498B (zh) 一种低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法
CN107303497B (zh) 一种多级孔脱氢催化剂及其制备方法
CN108855197B (zh) 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法
CN110479353A (zh) 一种催化剂及其制备方法和应用
CN106669792B (zh) 一种脱氢催化剂及其制备方法
CN107983406A (zh) 一种加氢催化剂及其制备和应用
CN108126687A (zh) 钼及钼钒共掺杂纳米氧化硅基催化剂、其制备方法及应用
CN107344720B (zh) 一种y型分子筛及其制备方法
CN107344721B (zh) 一种改性y型分子筛及其制备方法和应用
CN108855198B (zh) 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法
CN109382129B (zh) 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法
CN108786897B (zh) 负载型催化剂及其制备方法和应用和丙烷脱氢制丙烯的方法
CN109110782A (zh) 一种ssz-13分子筛的制备方法
CN111054326B (zh) 一种负载型催化剂及其制备方法和在催化乙二醇和苯胺合成吲哚中应用
CN106000449A (zh) 固相制备金属@沸石单晶胶囊催化材料的方法
CN109382131B (zh) 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法
CN108452839A (zh) 一种介微孔复合分子筛、催化剂及其制备方法和应用
CN106669805A (zh) 一种低碳烷烃异构化催化剂及其制备方法
CN103100402A (zh) 一种加氢裂化催化剂的制备方法
CN106732752B (zh) 一种c5、c6烷烃异构化催化剂的制备方法
CN107344102B (zh) 一种加氢裂化催化剂及其制法
CN109382133B (zh) 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法
CN109382134B (zh) 丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant