[发明专利]一种CoFe/SAPO-34分子筛的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种CoFe/SAPO‑34分子筛的制备方法，包括以下步骤：(1)制备凝胶溶液：将铝源、磷源、硅源、模板剂、水、钴源和铁源按一定比例混合制备得到凝胶溶液；(2)合成分子筛：将凝胶溶液进行水热晶化处理，然后将物料过滤分离、洗涤、烘干、煅烧，得到CoFe/SAPO‑34分子筛成品。本发明CoFe/SAPO‑34分子筛的制备方法，Co/SAPO‑34分子筛的化学成分、多孔晶体结构以及表面酸性和酸量受到金属Fe的影响，适量地负载Fe到Co/SAPO‑34催化剂上，保留原SAPO‑34的CHA结构，可以增加其表面积，还增加催化剂的弱酸量、中强酸量和总酸量。将含有CoFe/SAPO‑34分子筛的催化剂用于乙醇脱水制备乙烯的反应中，可以提高乙醇的转化率和乙烯的选择性，乙醇的转化率可达99.7％和乙烯的选择性可达99.6％。

技术领域

本发明涉及分子筛领域，特别涉及一种CoFe/SAPO-34分子筛的制备方法及应用，即应用CoFe/SAPO-34分子筛于乙醇脱水制备乙烯的方法中。

背景技术

化石燃料，是我们的主要能源，特别是石油，是各种各样的人造材料和产品的原料，继续长期使用将会耗尽石油能源，而且将会变得越来越昂贵。生物乙醇是可再生能源，是生产各种化学品的潜在原料。烯烃在消费品生产中起着至关重要的作用，然而乙烯的生产将依赖于可再生原料，如乙醇、煤炭、天然气、二氧化碳和生物质。乙醇脱水工艺是乙烯生产的关键一步，而乙醇脱水制乙烯的工艺关键在催化剂的制备和生产，所以催化剂的制备将越来越受到人们的重视。

近年来，已经报道了基于磷酸铝的杂原子变体，如金属磷酸铝(Me/APO)、硅磷酸铝(SAPO)和金属硅磷酸铝(Me/SAPO)。其中SAPO是酸性的，因为硅(Ⅳ)取代骨架四面体磷(Ⅴ)，赋予晶格负电荷，从而晶体酸位点，取代程度与酸位点数量相关。SAPO-34的酸强度介于AIPO4和ZSM-5之间，平均孔径约0.38-0.43nm之间，这对C₅及其以上的烃类形成较大的扩散阻力，因而在反应过程中，表现出较高的催化活性和较高的低碳烯烃选择性。对于金属(如Co、Fe)，较高价态的金属的氧化还原行为在一些催化过程中作为附加功能的可能性。

常规的离子交换法是制备Me/分子筛催化剂最常用的方法之一，用于三价铁离子和二价钴离子取代分子筛结构中的H⁺或Na⁺阳离子，然而这种技术对制备Me/SAPO-34或者是其他小孔分子筛是具有挑战性的。例如SAPO-34分子筛的孔径为而Fe³⁺水合离子(FeO(OH))的直径为金属离子很难渗透到分子筛孔道中进行取代。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CoFe/SAPO-34分子筛的制备方法，从而克服由于SAPO-34分子筛空间位阻的影响，很难将金属离子交换到CHA结构中的缺点。

本发明的另一目的在于将制备得到的分子筛用于乙醇脱水制备乙烯的反应中，提高乙醇的转化率和乙烯的选择性。

为实现上述目的，本发明提供了一种CoFe/SAPO-34分子筛的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备凝胶溶液：将铝源、磷源、硅源、模板剂、水、钴源和铁源按一定比例混合制备得到凝胶溶液；

(2)合成分子筛：将所述步骤(1)制备得到的凝胶溶液进行水热晶化处理，然后将物料过滤分离、洗涤、烘干、煅烧，得到CoFe/SAPO-34分子筛成品。