CN109569697B - 一种硅铝催化材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种硅铝催化材料，其特征在于含氧化硅25～65重％，氧化铝25～70重％，XRD谱图中同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构，且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构连接在一起，FAU晶相结构分子筛晶粒表面生长出褶皱状的拟薄水铝石结构，并将FAU晶相结构分子筛包覆其中；拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.5～10，其中a代表位移为500cm^‑1的谱峰峰强度，b代表位移为350cm^‑1的谱峰峰强度。该硅铝催化材料兼具微孔和介孔特征，微介孔比例灵活可调，结构规整程度更高。

Description

一种硅铝催化材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅铝催化材料的制备方法，更进一步说是一种通过附晶生长制备同时含有微孔结晶结构与介孔非晶结构的硅铝催化材料的方法。

背景技术

催化裂化是石油炼制过程中非常重要的工艺过程，广泛应用于石油加工工业中，在炼油厂中占有举足轻重的地位。在催化裂化工艺中，重质馏分如减压馏分油或更重组分的渣油在催化剂存在下发生反应，转化为汽油、馏出液和其他液态裂化产品以及较轻的四碳以下的气态裂化产品。催化裂化反应过程遵循正碳离子反应机理，因此需要使用酸性催化材料，特别是具有较强B酸中心的催化材料。无定形硅铝材料即是一种酸性催化材料，其既具有B酸中心又具有L酸中心，是早期催化裂化催化剂中的主要活性组分，但由于其裂化活性较低且所需要的反应温度比较高逐渐被结晶分子筛所替代。结晶分子筛是一类孔径小于2nm、具有特殊晶相结构的多孔材料，根据IUPAC的定义，孔径小于2nm的材料命名为微孔材料，因此结晶分子筛或沸石一般均属于微孔材料，这类微孔分子筛材料由于具有较为完整的晶体结构以及特殊的骨架结构，因此具有较强的酸性及较高的结构稳定性，在催化反应中显示出很高的催化活性，广泛应用于石油加工和其他催化工业中。

Y型分子筛作为一种典型的微孔分子筛材料，由于其孔道结构规整，稳定性好，酸性强，在催化裂化、加氢裂化等领域得到大规模应用。用于催化裂化催化剂中时，通常需要对Y型分子筛进行一定的改性处理，如通过稀土改性抑制骨架脱铝，提高分子筛结构稳定性，增加酸中心保留程度，进而提高裂化活性；或经过超稳化处理，提高骨架硅铝比，进而提高分子筛的稳定性。

随着石油资源的日益耗竭，原油重质化、劣质化趋势明显，掺渣比例不断提高，同时市场对轻质油品的需求未减，因此近年来在石油加工工业中越来越重视对重油、渣油的深加工，很多炼厂已开始掺炼减压渣油，甚至直接以常压渣油为裂化原料，重油催化裂化逐渐成为炼油企业提高经济效益的关键技术，而其中催化剂的大分子裂化能力则是关注的焦点。在常规裂化催化剂中Y型分子筛是最主要的裂化活性组元，但由于其较小的孔道结构，在大分子反应中表现出较为明显的孔道限制作用，对于重油或渣油等大分子的裂化反应同样显示出一定的抑制作用。因此，对于重油催化裂化，需要使用孔径较大，对反应物分子没有扩散限制，且具有较高裂化活性的材料。

根据IUPAC定义，孔径介于2～50nm的材料为介(中)孔材料，而重油或渣油等大分子的尺寸范围正处于这个孔径范畴内，因此介孔材料特别是介孔硅铝材料的研究引起了催化领域研究人员的极大兴趣。介孔材料最早出现在1992年，由美国Mobil公司首先研制成功(Beck J S，Vartuli J Z，Roth W J et al.，J.Am.Chem.Comm.Soc.，1992，114，10834-10843)，命名为M41S系列介孔分子筛，包括MCM-41(Mobil Corporation Material-41)和MCM-48等，分子筛的孔径可达1.6～10nm，均匀可调，孔径分布集中，比表面积和孔体积大，吸附能力强；但由于该类分子筛的孔壁结构为无定形结构，水热稳定性差且酸性较弱，无法满足催化裂化的操作条件，工业应用受到很大的限制。

为解决介孔分子筛水热稳定性差的问题，部分研究工作集中于提高分子筛孔壁厚度，如采用中性模板剂可以得到孔壁较厚的分子筛，但酸性较弱的缺点仍旧存在。在CN1349929A中公开了一种新型的介孔分子筛，在分子筛孔壁中引入沸石的初级和次级结构单元，使其具有传统沸石分子筛的基本结构，该介孔分子筛具有强酸性和超高的水热稳定性。但这种分子筛的不足在于需使用价格昂贵的模板剂，且孔径仅有2.7nm左右，对于大分子裂化反应仍有较大的空间位阻效应，高温水热条件下结构易塌陷，裂化活性较差。

在催化裂化领域中，硅铝材料由于其具有较强的酸性中心和很好的裂化性能而得以广泛的应用。介孔概念的提出，又为新型催化剂的制备提供了可能，目前的研究结果多集中在使用昂贵的有机模板剂和有机硅源，并且多数要经过高温水热后处理过程。为了降低制备成本并得到介孔范围内的多孔材料，更多的研究工作集中于无序介孔材料的开发。US5,051,385公开了一种单分散中孔硅铝复合材料，将酸性无机铝盐和硅溶胶混合后再加入碱反应制成，其中铝含量为5～40重量％，孔径20～50nm，比表面积50～100m²/g。US4,708,945中公开的是先在多孔一水软铝石上负载氧化硅粒子或水合氧化硅，再将所得复合物在600℃以上水热处理一定时间，制得氧化硅负载在类一水软铝石表面上的催化剂，其中氧化硅与过渡态一水软铝石的羟基相结合，表面积达100～200m²/g，平均孔径7～7.5nm。US4,440,872中公开了一系列酸性裂化催化剂，其中一些催化剂的载体是通过在γ-Al₂O₃上浸渍硅烷，然后经500℃焙烧或水蒸汽处理后制得的。CN1353008A中采用无机铝盐和水玻璃为原料，经过沉淀、洗涤、解胶等过程形成稳定清晰的硅铝溶胶，后经干燥得到白色凝胶，再在350℃～650℃下焙烧1～20小时得到硅铝催化材料。在CN1565733A中公开了一种中孔硅铝材料，该硅铝材料具有拟薄水铝石结构，孔径分布集中，比表面积约200～400m²/g，孔容0.5～2.0ml/g，平均孔径介于8～20nm，最可几孔径为5～15nm，该中孔硅铝材料的制备不需使用有机模板剂，合成成本低，得到的硅铝材料具有高的裂化活性和水热稳定性，在催化裂化反应中表现出良好的大分子裂化性能。

发明内容

发明人在大量试验的基础上发现，在酸性较强、结构稳定、裂化活性较高的微孔分子筛如Y型分子筛上，衍生生长出孔径尺寸大、扩散阻力小、适宜大分子反应的介孔结构，使两者有机结合，形成连续通畅的具有梯度酸中心分布和梯级孔道分布的催化材料，可有效促进大分子反应的进行。基于此，形成本发明。

因此，本发明的目的之一是提供一种同时含有Y型分子筛的微孔结构和拟薄水铝石物相的介孔结构、两种孔道结构相互搭建、具有一定梯度孔分布、微介孔比例灵活可调、结构规整程度更高的硅铝催化材料；目的之二是提供该催化材料的制备方法。

为了实现本发明的目的之一，本发明提供的硅铝催化材料，其特征在于含氧化硅25～65重％，氧化铝25～70重％，XRD谱图中同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构，且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构连接在一起，FAU晶相结构的分子筛晶粒表面生长出褶皱状的拟薄水铝石结构，并将FAU晶相结构分子筛包覆其中；拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.5～10，其中a代表位移为500cm^-1的谱峰峰强度，b代表位移为350cm^-1的谱峰峰强度；总比表面积400～750m²/g，总孔体积0.5～1.5cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比介于0.45～0.95。

为了实现本发明的目的之二，本发明提供的硅铝催化材料的制备方法，其特征在于将具有FAU晶相结构的分子筛干粉加水打浆，均质后在室温至85℃下、优选30～70℃与铝源和碱溶液充分混合，调节混合浆液的pH值为7～11；再以加入铝源的氧化铝重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:(1～9)的比例，将硅源加入上述混合浆液中，室温至90℃、优选40～80℃下恒温搅拌1～4小时，再经密闭反应釜中95～105℃下晶化3～30小时，并回收产物。

附图说明

图1为硅铝催化材料的BJH孔径分布曲线。

图2为硅铝催化材料的X射线衍射谱图。

图3为硅铝催化材料的透射电镜TEM照片。

图4为硅铝催化材料的扫描电镜SEM照片。

具体实施方式

本发明提供的硅铝催化材料，其特征在于含氧化硅25～65重％，氧化铝25～70重％，XRD谱图中同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构，且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构连接在一起，FAU晶相结构的分子筛晶粒表面生长出褶皱状的拟薄水铝石结构，并将FAU晶相结构分子筛包覆其中；拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.5～10，其中a代表位移为500cm^-1的谱峰峰强度，b代表位移为350cm^-1的谱峰峰强度；总比表面积400～750m²/g，总孔体积0.5～1.5cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比介于0.45～0.95。

所述的硅铝催化材料，其BJH孔径分布曲线显示具有梯度孔分布的特征，分别在3～4nm、8～20nm和30～40nm出现可几孔分布。

本发明的硅铝催化材料，通过XRD谱图表征了FAU晶相结构和拟薄水铝石结构的存在。在XRD谱图中，2θ为6.2°、10.1°、11.9°、15.7°、18.7°、20.4°、23.7°、27.1°和31.4°等处出现FAU晶相结构的特征衍射峰，2θ为14°、28°、38.5°、49°和65°处出现5个拟薄水铝石结构的特征衍射峰。

本发明的硅铝催化材料，在透射电镜(TEM)中，所说的FAU晶相结构表现为规整的衍射条纹，而所说的拟薄水铝石结构表现为无序结构，没有衍射条纹。拟薄水铝石部分的无序结构沿着FAU晶相结构的有序衍射条纹的边缘衍生生长出来，FAU晶体结构的边缘线消失，两种结构有效地结合在一起形成一种微孔和介孔的复合结构。在扫描电镜(SEM)中，所说的FAU晶相结构表现为规整的八面体或片状结构，所说的拟薄水铝石结构表现为褶皱状结构，FAU晶相结构分子筛晶粒表面生长出褶皱状的拟薄水铝石结构，并将FAU晶相结构分子筛包覆其中。

拉曼光谱(Ramam)可用于结构分析，其基于振动时极化度的变化，通过与入射光子产生能量交换，使散射光子的能量与入射光子的能量产生差别，即拉曼位移(Ramanshift)，从而确定对应的结构。本发明的催化材料的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.5～10.0，其中a表示拉曼位移为500cm^-1的谱峰峰强度，b表示拉曼位移为350cm^-1的谱峰峰强度。。

本发明还提供了上述的硅铝催化材料的制备方法，其特征在于将具有FAU晶相结构的分子筛干粉加水打浆，均质后在室温至85℃下、优选30～70℃与铝源和碱溶液充分混合，调节混合浆液的pH值为7～11；再以加入铝源的氧化铝重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:(1～9)的比例，将硅源加入上述混合浆液中，室温至90℃、优选40～80℃下恒温搅拌1～4小时，再经密闭反应釜中95～105℃下晶化3～30小时，并回收产物。

本发明提供的的制备方法中，所说的FAU晶相结构的NaY分子筛可以为通过不同方法获得的具有不同硅铝比、不同结晶度、不同晶粒大小的NaY分子筛，其中结晶度优选大于70％，更优选大于80％。例如，可以通过以下方法获得NaY分子筛干粉，即将水玻璃、偏铝酸钠、硫酸铝、导向剂及去离子水按比例和特定加料顺序混合搅拌均匀后，于95～105℃温度下晶化若干时间，过滤、洗涤并进行干燥。其中水玻璃、偏铝酸钠、硫酸铝、导向剂及去离子水的加入比例可以为常规NaY分子筛的投料比例，也可以是用于制备特殊性能的NaY分子筛的投料比例，如用于制备大晶粒或小晶粒NaY分子筛的投料比例等，对投料比例以及各原材料的浓度没有特殊限定，只要可以获得具有FAU晶相结构的NaY分子筛即可。其中加料顺序可以有多种方式，对此没有特殊限定。所述的导向剂有多种方法制备，例如可以按照现有技术(US3639099和US3671191)公开的方法制备，典型的导向剂通常的做法是将硅源、铝源、碱液以及去离子水，按照(15～18)Na₂O:Al₂O₃:(15～17)SiO₂:(280～380)H₂O的摩尔比混合，搅拌均匀后，在室温至70℃下静置老化0.5～48h即得。制备导向剂所用的硅源是水玻璃，铝源是偏铝酸钠，碱液为氢氧化钠溶液。

所说的制备方法中，所说的铝源可以为硝酸铝、硫酸铝或氯化铝中的一种或多种；所说的碱溶液可以为氨水、氢氧化钾、氢氧化钠或偏铝酸钠中的一种或多种。当以偏铝酸钠为碱溶液时，其氧化铝含量计入总的氧化铝含量中。反应温度为室温至85℃，优选30～70℃。

所说的制备方法中，所说的硅源可以为水玻璃、硅酸钠、四乙氧基硅、四甲氧基硅或氧化硅中的一种或多种。恒温搅拌温度为室温至90℃，优选40～80℃。

所说的制备方法中，所说的晶化过程可以选择静态晶化过程，也可以选择动态晶化过程，晶化时间为3～30小时，优选5～25小时。所说的回收产物的过程，通常包括将晶化产物过滤，洗涤和干燥的过程，它们为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。

下面的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例中所采用的导向剂的制备过程为：将5700g水玻璃(长岭催化剂公司提供，SiO₂ 261g/L，模数3.31，密度1259g/L)放入烧杯中，激烈搅拌状态下加入4451g高碱偏铝酸钠(长岭催化剂公司提供，Al₂O₃ 39.9g/L，Na₂O 279.4g/L，密度1326g/L)并在30℃下静置老化18小时，得到了摩尔配比为16.1Na₂O:Al₂O₃:15SiO₂:318.5H₂O的导向剂。

在各实施例中，样品的Na₂O、Al₂O₃、SiO₂含量用X射线荧光法测定(参见《石油化工分析方法(RIPP实验方法)》，杨翠定等编，科学出版社，1990年出版)。

样品的物相分析采用X射线衍射法。

透射电镜TEM测试采用FEI公司Tecnai F20 G2 S-TWIN型透射电子显微镜，操作电压200kV。

扫描电镜SEM测试使用日本日立Hitachi S4800型场发射扫描电镜，加速电压5kV，能谱用Horiba 350软件收集和处理。

样品的比表面、孔结构等物化数据采用低温氮吸附－脱附法测定。

激光拉曼光谱采用日本HORIBA公司的LabRAM HR UV-NIR型激光共聚焦拉曼光谱仪，激发光源波长325nm，紫外15倍物镜，共焦针孔100μm，扫谱时间100s。

实施例1

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照NaY分子筛的凝胶投料摩尔配比为8.5SiO₂：Al₂O₃：2.65Na₂O：210H₂O，依次将水玻璃、硫酸铝、偏铝酸钠、导向剂及所需去离子水按顺序混合并搅拌均匀，其中导向剂的质量配比为5％，将该凝胶在100℃下晶化20小时，随后将晶化浆液进行过滤和洗涤，并于120℃下烘箱干燥10小时；将所得NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后在室温下剧烈搅拌，同时将Al₂(SO₄)₃溶液(浓度50gAl₂O₃/L)和氨水(质量分数25％)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为9.5，收集反应浆液并根据所用硫酸铝溶液中的Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:4的比例，将水玻璃溶液(浓度120gSiO₂/L)加入到上述浆液中，再于50℃下恒温搅拌4小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃密闭条件下晶化10小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝催化材料样品，记为YCM-1。

YCM-1含氧化钠4.7重％，氧化硅27.9重％，氧化铝66.5重％，比表面积521m²/g，总孔体积1.10cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.91。BJH孔径分布曲线如图1所示，具有梯度孔分布的特征，分别在3.8nm、11nm和32nm出现可几孔分布。

YCM-1的XRD谱图如图2所示，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构，即在2θ为6.2°、10.1°、11.9°、15.7°、18.7°、20.4°、23.7°、27.1°和31.4°等处出现FAU晶相结构的特征衍射峰，2θ为14°、28°、38.5°、49°和65°处出现5个拟薄水铝石结构的特征衍射峰；其透射电镜TEM照片如图3所示，可见两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片如图4所示，可见褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-1的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.6，其中a代表拉曼(Raman)光谱中位移为500cm^-1的谱峰峰强度，b代表位移为350cm^-1的谱峰峰强度。

实施例2

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照一种常规NaY分子筛的凝胶投料摩尔配比，如7.5SiO₂：Al₂O₃：2.15Na₂O：190H₂O，依次将水玻璃、硫酸铝、偏铝酸钠、导向剂及所需去离子水按顺序混合并搅拌均匀，其中导向剂的质量配比为5％，将该凝胶在100℃下晶化30小时，随后将晶化浆液进行过滤和洗涤，并于120℃下烘箱干燥10小时；将所得NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后升温至50℃，剧烈搅拌下，同时将Al₂(SO₄)₃溶液(浓度50gAl₂O₃/L)和NaAlO₂溶液(浓度102gAl₂O₃/L)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为9.0，收集反应浆液并根据所用硫酸铝溶液和偏铝酸钠溶液中的总Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:1的比例，将四乙氧基硅加入到上述浆液中，并继续在50℃下恒温搅拌4小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化10小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-2。

YCM-2含氧化钠10.0重％，氧化硅53.0重％，氧化铝35.4重％，比表面积658m²/g，总孔体积0.68cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.60。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-2的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-2的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝7.2。

实施例3

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照实施例1中所述NaY分子筛凝胶投料摩尔配比，以及相同的加料顺序制备NaY分子筛凝胶，将该凝胶在100℃下晶化35小时，随后将晶化浆液进行过滤和洗涤，并于120℃下烘箱干燥10小时；将所得NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后升温至30℃，在剧烈搅拌下，同时将AlCl₃溶液(浓度60gAl₂O₃/L)和NaAlO₂溶液(浓度160gAl₂O₃/L)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为10.5，收集反应浆液并根据所用氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液中的总Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:2.5的比例，将水玻璃溶液(浓度120gSiO₂/L)加入到上述浆液中，再于70℃下恒温搅拌1小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化20小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-3。

YCM-3含氧化钠5.4重％，氧化硅36.8重％，氧化铝56.8重％，比表面积529m²/g，总孔体积1.12cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.89。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-3的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-3的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝2.3。

实施例4

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照一种常规NaY分子筛的凝胶投料摩尔配比，如8.7SiO₂：Al₂O₃：2.75Na₂O：200H₂O，依次将水玻璃、硫酸铝、偏铝酸钠、导向剂及所需去离子水按顺序混合并搅拌均匀，其中导向剂的质量配比为5％，将该凝胶在100℃下晶化40小时，随后将晶化浆液进行过滤和洗涤，并于120℃下烘箱干燥10小时；将所得NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后升温至40℃，剧烈搅拌下，同时将AlCl₃溶液(浓度60gAl₂O₃/L)和氨水(质量分数25％)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为8.5，收集反应浆液并根据所用氯化铝溶液中的Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:6的比例，将四乙氧基硅加入到上述浆液中，并继续在60℃下恒温搅拌2小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化5小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-4。

YCM-4含氧化钠6.5重％，氧化硅41.9重％，氧化铝50.8重％，比表面积540m²/g，总孔体积0.99cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.84。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-4的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-4的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝3.1。

实施例5

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照实施例1中所述NaY分子筛的凝胶投料摩尔配比，依次将水玻璃、导向剂、硫酸铝、偏铝酸钠及所需去离子水按顺序混合并搅拌均匀，其中导向剂的质量配比为6％，将该凝胶在100℃下晶化45小时，随后将晶化浆液进行过滤和洗涤，并于120℃下烘箱干燥10小时；将所得NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后升温至45℃，剧烈搅拌下，同时将Al(NO₃)₃溶液(浓度50gAl₂O₃/L)和氨水(质量分数25％)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为10.0，收集反应浆液并根据所用硝酸铝溶液中的Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:9的比例，将水玻璃溶液(浓度120gSiO₂/L)加入到上述浆液中，并继续在60℃下恒温搅拌2小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化25小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-5。

YCM-5含氧化钠8.12重％，氧化硅47.2重％，氧化铝44.5重％，比表面积595m²/g，总孔体积0.85cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.74。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-5的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-5的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝5.5。

实施例6

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照实施例2中所述NaY分子筛凝胶投料摩尔配比，以及相同的加料顺序制备NaY分子筛凝胶，将该凝胶在100℃下晶化15小时，随后将晶化浆液进行过滤和洗涤，并于120℃下烘箱干燥10小时；将所得NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后升温至35℃，在剧烈搅拌下，同时将Al(NO₃)₃溶液(浓度50gAl₂O₃/L)和氨水(质量分数25％)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为9.5，收集反应浆液并根据所用硝酸铝溶液中的Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:5的比例，将四乙氧基硅加入到上述浆液中，再于70℃下恒温搅拌4小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化15小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-6。

YCM-6含氧化钠10.8重％，氧化硅55.7重％，氧化铝32.1重％，比表面积620m²/g，总孔体积0.59cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.57。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-6的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-6的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝7.7。

实施例7

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照实施例1中所述NaY分子筛的合成过程制备NaY分子筛，并将NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后升温至55℃，在剧烈搅拌下，同时将Al₂(SO₄)₃溶液(浓度90gAl₂O₃/L)和NaAlO₂溶液(浓度160gAl₂O₃/L)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为8.0，收集反应浆液并根据所用硫酸铝溶液和偏铝酸钠中的总Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:8的比例，将水玻璃溶液(浓度120gSiO₂/L)加入到上述浆液中，继续在55℃下恒温搅拌4小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化15小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-7。

YCM-7含氧化钠9.7重％，氧化硅54.0重％，氧化铝36.3重％，比表面积666m²/g，总孔体积0.78cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.68。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-7的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-7的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝6.8。

实施例8

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照实施例1中所述NaY分子筛的合成过程制备NaY分子筛，并将NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后升温至40℃，在剧烈搅拌下，同时将Al₂(SO₄)₃溶液(浓度90gAl₂O₃/L)和氨水(质量分数25％)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为10.0，收集反应浆液并根据所用硫酸铝溶液中的Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:2的比例，将四乙氧基硅加入到上述浆液中，再于65℃下恒温搅拌3小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化25小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-8。

YCM-8含氧化钠5.9重％，氧化硅34.6重％，氧化铝58.7重％，比表面积434m²/g，总孔体积0.86cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.92。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-8的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-8的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.8。

实施例9

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照实施例2中所述NaY分子筛的合成过程制备NaY分子筛，并将NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后升温至30℃，在剧烈搅拌下，同时将AlCl₃溶液(浓度60gAl₂O₃/L)和氨水(质量分数25％)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为9.0，收集反应浆液并根据所用氯化铝溶液中的Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:3的比例，将水玻璃溶液(浓度120gSiO₂/L)加入到上述浆液中，再于55℃下恒温搅拌2小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化18小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-9。

YCM-9含氧化钠11.1重％，氧化硅61.0重％，氧化铝27.3重％，比表面积696m²/g，总孔体积0.55cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.45。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-9的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-9的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝9.8。

实施例10

本实施例说明本发明的硅铝催化材料和制备过程。

按照实施例2中所述NaY分子筛的合成过程制备NaY分子筛，并将NaY分子筛干粉重新加水打浆，均质后在室温及剧烈搅拌下，同时将Al₂(SO₄)₃溶液(浓度90gAl₂O₃/L)和氨水(质量分数25％)并流加入其中，调节混合浆液的pH值为8.5，收集反应浆液并根据所用硫酸铝溶液中的Al₂O₃重量计，按照SiO₂:Al₂O₃＝1:7的比例，将水玻璃溶液(浓度120gSiO₂/L)加入到上述浆液中，再于80℃下恒温搅拌1小时，然后将该浆液置于不锈钢反应釜中并在100℃下晶化28小时，晶化后将浆液进行过滤，洗涤并在120℃下烘箱干燥，得到硅铝复合材料，记为YCM-10。

YCM-10含氧化钠5.2重％，氧化硅31.5重％，氧化铝62.6重％，比表面积442m²/g，总孔体积1.0cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比为0.94。BJH孔径分布曲线具有图1所示特征，呈现梯度孔分布特征。

YCM-10的X射线衍射谱图具有图2所示特征，同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构；其透射电镜TEM照片具有图3所示特征，两种结构并存且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构有机结合在一起；其扫描电镜SEM照片具有图4所示特征，褶皱状介孔结构拟薄水铝石在Y型分子筛晶粒表面生长并将其完全包覆。

YCM-10的拉曼(Raman)光谱中，a/b＝1.7。

Claims (11)

1.一种硅铝催化材料，其特征在于XRD谱图中同时含有FAU晶相结构和拟薄水铝石非晶相结构，且拟薄水铝石的非晶相结构沿FAU晶相结构的边缘延伸生长，两种结构连接在一起，FAU晶相结构的分子筛晶粒表面生长出褶皱状的拟薄水铝石结构，并将FAU晶相结构分子筛包覆其中；拉曼（Raman）光谱中，a/b=1.5～10，其中a代表位移为500 cm^-1的谱峰峰强度，b代表位移为350 cm^-1的谱峰峰强度。

2.按照权利要求1的硅铝催化材料，其含氧化硅25～65重%，氧化铝25～70重%。

3.按照权利要求1的硅铝催化材料，其总比表面积400～750 m²/g，总孔体积0.5～1.5cm³/g，介孔体积在总孔体积中的占比介于0.45～0.95。

4.按照权利要求1的硅铝催化材料，BJH孔径分布曲线显示具有梯度孔分布的特征，分别在3～4 nm、8～20 nm和30～40 nm出现可几孔分布。

5.权利要求1的硅铝催化材料的制备方法，其特征在于将具有FAU晶相结构的分子筛干粉加水打浆，均质后在室温至85℃下与铝源和碱溶液充分混合，调节混合浆液的pH值为7～11；再以加入铝源的氧化铝重量计，按照SiO₂: Al₂O₃=1: (1～9)的比例，将硅源加入上述混合浆液中，室温至90℃下恒温搅拌1～4小时，再经密闭反应釜中95～105℃下晶化3～30小时，并回收产物。

6.按照权利要求5的制备方法，其中，所述的FAU晶相结构的分子筛为NaY分子筛。

7.按照权利要求6的制备方法，其中，所述的NaY分子筛，结晶度大于70%。

8.按照权利要求5的制备方法，其中，所述的铝源可以为硝酸铝、硫酸铝或氯化铝中的一种或多种。

9.按照权利要求5的制备方法，其中，所述的碱溶液为氨水、氢氧化钾、氢氧化钠或偏铝酸钠中的一种或多种，当以偏铝酸钠为碱溶液时，其氧化铝计入铝源的氧化铝含量中。

10.按照权利要求5的制备方法，其中，所述的硅源为水玻璃、硅酸钠、四乙氧基硅、四甲氧基硅或氧化硅中的一种或多种。

11.按照权利要求5的制备方法，其中，所述的晶化为静态晶化或动态晶化。

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