CZ308006B6 - Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 - Google Patents

Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 Download PDF

Info

Publication number
CZ308006B6
CZ308006B6 CZ2018-56A CZ201856A CZ308006B6 CZ 308006 B6 CZ308006 B6 CZ 308006B6 CZ 201856 A CZ201856 A CZ 201856A CZ 308006 B6 CZ308006 B6 CZ 308006B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
mesoporous silica
sba
silica sba
extruding
hours
Prior art date
Application number
CZ2018-56A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ201856A3 (cs
Inventor
Zdeněk Tišler
José Miguel Hidalgo Herrador
Jan Horáček
Original Assignee
Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s.
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 Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. filed Critical Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s.
Priority to CZ2018-56A priority Critical patent/CZ201856A3/cs
Publication of CZ308006B6 publication Critical patent/CZ308006B6/cs
Publication of CZ201856A3 publication Critical patent/CZ201856A3/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/281Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
    • B01J20/282Porous sorbents
    • B01J20/283Porous sorbents based on silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid

Landscapes

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

Abstract

Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 spočívá v tom, že se mezoporézní silika SBA-15 suší při teplotě 80 až 140 °C po dobu 6 až 24 hodin, následně se vlhčí vodným roztokem obsahujícím 0,5 až 5 % hmotn. alginátu, pak se extruduje do roztoku pro srážení alginátu obsahujícího 1 až 5 % hmotn. alespoň jedné soli obsahující kationty vybrané ze skupiny zahrnující Ca, Co, Ni, Al, VOa ZrO, pak se vzniklé extrudáty z roztoku vyjmou, promyjí demineralizovanou vodou, suší při teplotě 60 až 90 °C po dobu 8 až 24 hodin a pak se žíhají při teplotě 450 až 600 °C po dobu 4 až 12 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 2 °C/min. Mezoporézní silika SBA-15 může obsahovat hliník, zirkon nebo titan.

Description

Vynález se týká způsobu extrudace mezoporézní siliky SBA-15 pro přípravu katalyzátorů a sorpčních materiálů.
Dosavadní stav techniky
Tvarování katalyzátorů a katalyzátorových nosičů je důležité pro homogenitu toku reakční směsi reaktorem. Některé materiály se velmi špatně tvarují a je třeba používat přídavky pojiv, které obvykle negativně ovlivňují textumí vlastnosti připraveného katalyzátorového nosiče. Mezi tyto obtížně tvarovatelné materiály patří také mezoporézní silika SBA-15. Tento materiál je připravován v práškové podobě. Odborná literatura (O. Chandrasekar a kol., Preparation of SBA15 extrudates: Evaluation of textural and mechanical properties, Journal of Porous Materials (2009), 16, 2, 175-183, Μ. I. Pariente a kol., Extrusion of Fe2O3/SBA-15 mesoporous materiál for application as heterogeneous Fenton-like catalyst, AIMS Environmental Science, 2, 2, 154168, D. Zhao a kol., Recent Progress in Mesostructured Materials: Proceedings of the 5th International Mesostructured Materials Symposium (IMMS 2006) Shanghai, China, August 5-7, 2006 a patenty US 8741251 B2 a US 20130095025 AI) popisuje postupy využívající pojivá složená z aluminosilikátového materiálu (nejčastěji bentonitu, kaolinu, sepiolitu), tetraethylsilikátu (TEOS) s přídavkem methyl celulózy nebo polyvinylalkoholu (PVA) pro lepší zpracovatelnost směsi. Nevýhodou těchto postupů jsou horší textumí vlastnosti, než má původní materiál, a zanesení dalších, obvykle nežádoucích, prvků do materiálu.
P. Topka a kol. {Preparation of Al-SBA-15 pellets with low amount of additives: Effect ofbinder content on textuře and mechanical properties. Application to Friedel-Crafts alkylation, Chemical Engineering Journal 168 (2011) 433-440) popisují výrobu pelet 5x5 mm pomocí koloidního oxidu křemičitého jako pojivá. Nevýhodou tohoto postupu jsou horší textumí vlastnosti a zanesení další SiO2 fáze do materiálu.
Další v literatuře (K. Jaroszewska a kol., Hydroconversion of 1-methylnaphthalene over Pt/AlSBA-lS-AfOs composite catalysts, Applied Catalysis A: Generál 505 (2015) 116-130 a patenty US 20140124410 AI, US 20060141595 AI a CN 102773115 A) popisovanou skupinou způsobů výroby extrudátů je extrudace směsi mezoporézní siliky SBA-15 spolu s materiály obsahujícími oxidy nebo hydroxidy hlinité (bóehmit, pseudobóehmit, gama alumina). Nevýhodou tohoto způsobu výroby jsou horší textumí vlastnosti a zanešení obvykle nežádoucí A12O2 fáze do materiálu.
Dalším v literatuře popisovaným (R. Cheraghali a kol., Preparation, characterization and lead sorption performance of alginate-SBA-15 composite as a novel adsorbent, Scientia Iranica (2013), 20, 3, 1028-1034 a patenty CN 101575135 B, CN 104353502 A, EP 1331033 AI, US 7172990 B2, US 7518023 B2, US 20010012816 AI, US 20070117714 AI a US 6251823 Bl) způsobem tvarování mezoporézní siliky SBA-15 je výroba kuliček pomocí alginátového postupu, při němž je z práškového materiálu SBA-15 a 0,5 až 5% roztoku alginátu vytvořena suspenze, která je následně kapána do roztoku, v němž se alginát sráží (rozpustné soli Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+, Cu2+, Co2+, Ní2+, Zn2+, Fe3+, Al3+, Cr3+, ZrO2 2+). Nevýhodou je jiný získaný tvar a vlivem použití řídkých suspenzí také nižší pevnost.
Uvedené nevýhody alespoň zčásti odstraňuje způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 podle vynálezu.
- 1 CZ 308006 B6
Podstata vynálezu
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 je charakterizován tím, že se mezoporézní silika SBA-15 suší při teplotě 80 až 140 °C po dobu 6 až 24 hodin, následně se vlhčí vodným roztokem obsahujícím 0,5 až 5 % hmotn. alginátu, pak se extruduje do roztoku pro srážení alginátu obsahujícího 1 až 5 % hmotn. alespoň jedné rozpustné soli obsahující kationty vybrané ze skupiny zahrnující Ca2+, Co2+, Ni2+, Al3+, VO2+ a ZrtUý pak se vzniklé extrudáty z roztoku vyjmou, promyjí demineralizovanou vodou, suší při teplotě 60 až 90 °C po dobu 8 až 24 hodin a pak se žíhají při teplotě 450 až 600 °C po dobu 4 až 12 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 2 °C/min.
Další výhodný způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 je charakterizován tím, že mezoporézní silika SBA-15 obsahuje alespoň jednu látku vybranou ze skupiny zahrnující hliník, zirkon a titan.
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 podle vynálezu spočívá vtom, že se připravená mezoporézní silika SBA-15 suší při teplotě 80 až 140 °C po dobu 6 až 24 hodin, následně se vlhčí 0,5 až 5% roztokem alginátu ve vodě do konzistence potřebné pro extrudaci. Extrudace se provede do 1 až 5% roztoku soli, ve které dojde kvysrážení alginátu a tím zafixování tvaru extrudátu. Vzniklé extrudáty se vyjmou ze srážecího roztoku, promyjí demineralizovanou vodou, suší při teplotě 60 až 90 °C po dobu 8 až 24 hodin a pak se žíhají při teplotě 450 až 600 °C po dobu 4 až 12 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 2 °C/min. Uvedený postup lze aplikovat i na mezoporézní siliku SBA-15 obsahující ve struktuře další prvky kromě křemíku, např. hliník, zirkon, titan, atd.
Alginát se sráží téměř ve všech roztocích obsahujících vícemocné kationty solí, jako jsou např. Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+, Cu2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Fe3+, Al3+, Cr3+, Sn4+, VO2+, ZrO2 2+. Vzhledem k tomu, že po vyžíhání část této soli v extrudátech zůstane navázána na alginát, je výhodné použít ke srážení takový kationt, který bude co nejméně ovlivňovat požadované vlastnosti nebo naopak bude přínosem a bude mezoporézní siliku SBA-15 dopovat složkou, která vlastnosti extrudátů mezoporézní siliky SBA-15 zlepší, např. při výrobě kobaltového katalyzátoru se srážení provede do roztoku Co2+ soli apod. Extrudace s přídavkem alginátu vede ke strukturám obsahujícím mimo primární porézní struktury, pocházející z pórů vlastní mezoporézní siliky SBA-15 (póry o velikosti v řádu jednotek nm), také sekundární strukturu pórů danou použitou koncentrací roztoku alginátu (póry o velikosti v řádu stovek nm). Tyto póry jsou výhodné z hlediska transportu reaktantů a produktů při katalýze.
V porovnání s dosavadními způsoby má způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 podle vynálezu výhodu v tom, že (i) způsob extrudace je technologicky nenáročný, (ii) připravené extrudáty mají dostatečnou pevnost a dobré textumí vlastnosti, (iii) umožňuje použít běžná zařízení pro výrobu katalyzátorů, (iv) umožňuje vycházet z běžně dostupných materiálů.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 se provádí tak, že se mezoporézní silika SBA-15, vysušená při teplotě 100 °C po dobu 18 h, vlhčí 1% roztokem alginátu a pak se vzniklá pasta extruduje do 2% roztoku chloridu vápenatého. Vzniklé extrudáty mezoporézní siliky SBA-15 se poté vyjmou z roztoku, promyjí na sítě demineralizovanou vodou, suší při teplotě 65 °C po dobu 24 h a žíhají při teplotě 550 °C po dobu 6 hodin s nárůstem teploty 1 °C za minutu.
Charakteristika vyrobených extrudátů mezoporézní siliky SBA-15:
-2CZ 308006 B6
Parametr Hodnota Rozměr
Celkový intruzní objem 2,67 cm3/g
Celkový specifický povrch 588,10 m2/g
Velikost mezopórů 4,85 nm
Velikost makropórů 757,40 nm
Objem makropórů 1,99 cm3/g
Objem mezopórů 0,68 cm3/g
Příklad 2
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se mezoporézní silika SBA-15 suší při teplotě 140 °C po dobu 8 hodin, vlhčí 2% roztokem alginátu a extruduje do 4% roztoku chloridu vápenatého. Získané extrudáty mezoporézní siliky SBA-15 se suší pri teplotě 80 °C po dobu 8 hodin a žíhají pri teplotě 500 °C po dobu 10 hodin s nárůstem teploty 1,5 °C za minutu.
Charakteristika vyrobených extrudátů mezoporézní siliky SBA-15:
Parametr Hodnota Rozměr
Celkový intruzní objem 2,49 cm3/g
Celkový specifický povrch 595,30 m2/g
Velikost mezopórů 4,85 nm
Velikost makropórů 615,80 nm
Objem makropórů 1,77 cm3/g
Objem mezopórů 0,72 cm3/g
Příklad 3
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se mezoporézní silika SBA-15 vlhčí 4% roztokem alginátu.
Charakteristika vyrobených extrudátů mezoporézní siliky SBA-15:
Parametr Hodnota Rozměr
Celkový intruzní objem 1,86 cm3/g
Celkový specifický povrch 487,60 m2/g
Velikost mezopórů 4,85 nm
Velikost makropórů 494,10 nm
Objem makropórů 1,17 cm3/g
Objem mezopórů 0,69 cm3/g
Příklad 4
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se vzniklá pasta mezoporézní siliky SBA-15 a roztoku alginátu extruduje do 2% roztoku dusičnanu kobaltnatého a místo mezoporézní siliky SBA-15 se použije Ti-SBA-15, tj. mezoporézní silika s obsahem titanu.
Příklad 5
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se vzniklá pasta mezoporézní siliky SBA-15 a roztoku alginátu extruduje do 2% roztoku dusičnanu nikelnatého.
Příklad 6
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se vzniklá pasta mezoporézní siliky SBA-15 a roztoku alginátu extruduje do 2% roztoku dusičnanu hlinitého a místo mezoporézní siliky SBA-15 se použije Al-SBA-15, tj. mezoporézní silika s obsahem hliníku.
Příklad 7
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se vzniklá pasta mezoporézní siliky SBA-15 a roztoku alginátu extruduje do 2% roztoku síranu vanadylu.
Příklad 8
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se vzniklá pasta mezoporézní siliky SBA-15 a roztoku alginátu extruduje do 2% roztoku chloridu zirkonylu a místo mezoporézní siliky SBA-15 se použije Zr-SBA-15, tj. mezoporézní silika s obsahem zirkonu.
Průmyslová využitelnost
Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 podle vynálezu je průmyslově využitelný při výrobě heterogenních katalyzátorů nebo sorpčních materiálů pro plyny a kapaliny.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (2)

1. Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15, vyznačující se tím, že se mezoporézní silika SBA-15 suší při teplotě 80 až 140 °C po dobu 6 až 24 hodin, následně se vlhčí vodným roztokem obsahujícím 0,5 až 5 % hmotn. alginátu, pak se extruduje do roztoku pro srážení alginátu obsahujícího 1 až 5 % hmotn. alespoň jedné soli obsahující kationty vybrané ze skupiny zahrnující Ca2+, Co2+, Ni2+, Al3+, VO2+ a ZrO22+, pak se vzniklé extrudáty z roztoku vyjmou, promyjí demineralizovanou vodou, suší při teplotě 60 až 90 °C po dobu 8 až 24 hodin a pak se žíhají při teplotě 450 až 600 °C po dobu 4 až 12 hodin s rychlostí ohřevu 0,5 až 2 °C/min.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezoporézní silika SBA-15 obsahuje alespoň jednu látku vybranou ze skupiny zahrnující hliník, zirkon a titan.
CZ2018-56A 2018-02-03 2018-02-03 Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15 CZ201856A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-56A CZ201856A3 (cs) 2018-02-03 2018-02-03 Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-56A CZ201856A3 (cs) 2018-02-03 2018-02-03 Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308006B6 true CZ308006B6 (cs) 2019-10-16
CZ201856A3 CZ201856A3 (cs) 2019-10-16

Family

ID=68164654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-56A CZ201856A3 (cs) 2018-02-03 2018-02-03 Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ201856A3 (cs)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014112661A1 (ko) * 2013-01-16 2014-07-24 광주과학기술원 순수 입상화 메조공극 실리카 및 유기 결합제를 이용한 그 제조방법
WO2014112660A1 (ko) * 2013-01-16 2014-07-24 광주과학기술원 무기 결합제를 포함한 입상화 메조공극 실리카 및 그 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014112661A1 (ko) * 2013-01-16 2014-07-24 광주과학기술원 순수 입상화 메조공극 실리카 및 유기 결합제를 이용한 그 제조방법
WO2014112660A1 (ko) * 2013-01-16 2014-07-24 광주과학기술원 무기 결합제를 포함한 입상화 메조공극 실리카 및 그 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chandrasekar G. et al.: Preparation of SBA-15 extrudates: Evaluation of textural and mechanical properties, Journal of porous material, 2009, vol 16, pages 175-183 *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ201856A3 (cs) 2019-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102570703B1 (ko) 신규 제올라이트
DE3853402T2 (de) Verfahren zur Kristallisierung eines Zeolithes auf der Oberfläche eines keramischen monolithischen Substrates.
JP5783906B2 (ja) Y型ゼオライト及びそれを製造する方法
US10786807B2 (en) ZSM-5 catalyst
CN101462740B (zh) 一种原位晶化制备zsm-5沸石的方法
CN103962177B (zh) 一种含分子筛的催化剂的制备方法
US4125591A (en) Process for producing rare earth exchanged crystalline aluminosilicate
CN101462741A (zh) 一种原位晶化制备zsm-5沸石的方法
JP2023531260A (ja) ZSM-5/βコア-シェルモレキュラーシーブならびにその合成および使用
JP7051709B2 (ja) 分子篩、その製造方法および応用
WO2022199574A1 (en) Synthesis of zeolitic materials having aft framework structure and scr catalysts comprising the same
US5583082A (en) Stable supergallery pillared clay compositions
JP2017014100A (ja) 高シリカチャバザイト型ゼオライトの製造方法および高シリカチャバザイト型ゼオライト
JPH05253481A (ja) 触媒成形体
CZ308006B6 (cs) Způsob extrudace mezoporézní siliky SBA-15
US3717587A (en) Catalyst and method of preparing the same
CN102811812A (zh) 由粘土得到的沸石制备改进的催化剂的方法
US9180441B2 (en) Method of forming zeolite shaped body with silica binder
KR102416759B1 (ko) Cha 제올라이트 제조방법 및 이로부터 제조된 거대입자의 cha 제올라이트
KR20240000490A (ko) Aft 골격 구조를 갖는 제올라이트 물질을 포함하는 scr 촉매 및 이의 합성
KR20220113825A (ko) Dlm-1 분자체, 이의 제조 방법 및 용도
WO2009071654A1 (de) Katalysator mit erhöhter olefinselektivität zur umsetzung von oxygenaten zu olefinen
CN107519923B (zh) Y/eu-1/zsm-5/asa/杂多酸复合材料及其制备方法
CN111672534A (zh) 加氢裂化催化剂及其制备方法与应用
JPS6172621A (ja) バインダ−レスゼオライト成型物及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20180203