[发明专利]一种高介电复合介孔分子筛催化剂的制备方法

说明书

一种高介电复合介孔分子筛催化剂的制备方法，先将碳化硅泡沫陶瓷置于马弗炉中煅烧；再，首先将十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中，然后将正硅酸乙酯溶液缓慢滴入十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中搅拌，调pH、搅拌、静置形成凝胶；然后碳化硅泡沫陶瓷与凝胶混合，装入反应釜，置于微波消解仪中，微波处理；取出冷却、过滤、洗涤至中性，烘干，再马弗炉煅烧。本发明高介电复合介孔分子筛催化剂的加入改变了传统催化剂在反应体系的升温与催化行为，有效提高了催化剂的催化效率。对提高生物质综合利用水平，缓解我国能源短缺，具有非常重要的理论和现实意义。可以广泛应用生物质、非食用油脂及污泥的微波辅助催化热解。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种高介电复合介孔分子筛催化剂的制备方法。

背景技术

生物质微波快速催化热解方法中催化剂的选择至关重要。近年来， 微孔、介孔和大孔催化剂（ZSM-5、MCM-41、FCC、LOSA-1、SBA-15、CNT以及这些催化剂的改性衍生物）被广泛应用于催化热解反应，研究结果表明微孔分子筛和介孔分子筛催化热解效果较好。

介孔分子筛（如MCM-41）适中的孔径有利于生物质热解产生的大分子物质扩散进入，这些大分子物质会在介孔分子筛孔道内裂解为小分子物质，因此所得生物油富含小分子物质而不易老化，但介孔分子筛对反应物的脱氧效果稍差； 而微孔分子筛（如ZSM-5）对反应物有着极佳的脱氧效果，其较小的孔径有利于含氧前驱物脱羰基和脱羧基等脱氧反应的进行，所得生物油富含烃类，但微孔分子筛孔径较小，导致大分子物质无法扩散进入，因此微孔分子筛仅能对小分子物质有效脱氧，导致所得生物油中大分子物质较多而易于老化。

碳化硅泡沫陶瓷催化剂具有良好的吸附性能和高介电性，同时具有且其比表面积高、热稳定性好、不易中毒。这已在可再生氢气生产、汽车尾气催化净化等领域已得到证明，在油脂裂解中也表现出良好的催化性能，相关研究者将金属Ni 负载于泡沫陶瓷催化剂表面，用于催化生物质焦油的重整制氢。若将分子筛三维有序的生长在碳化硅泡沫陶瓷表面，制备高介电性能催化剂，有望实现在微波场中的高效催化。

发明内容

本发明的目的是提供一种高介电复合介孔分子筛催化剂。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种高介电复合介孔分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤。

（1）将碳化硅泡沫陶瓷置于马弗炉中在850-1000℃煅烧3-6h。

（2）以下物质按摩尔质量份数：正硅酸乙酯5-10份，十六烷基三甲基溴化铵1-2份，去离子水1100-1400份。首先将十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中，然后将正硅酸乙酯溶液缓慢滴入十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中搅拌3-8min，使用0.5 mol/L氢氧化钠溶液调节pH为10，强力搅拌10-20min，静置10-20min形成凝胶。

（3）将步骤（1）中煅烧后的碳化硅泡沫陶瓷与步骤（2）中凝胶按质量份数1:2-1:1混合，装入聚四氟乙烯反应釜，置于微波消解仪中，微波功率600-900 W，控制温度90-120℃，反应时间为1-3h。

（4）将步骤（3）中反应后的碳化硅泡沫陶瓷取出后冷却、过滤、洗涤至中性，转移至烘箱在100-150 ℃中干燥10-14 h，再转移至马弗炉450-600℃煅烧5-8 h，得到高介电复合介孔分子筛催化剂。

本发明的原理是：当生物质热解蒸汽通过一种高介电复合介孔分子筛催化剂时，首先进入外部高介电性多孔陶瓷，外部高介电性多孔陶瓷在微波场中快速吸收微波升温将大分子物质微波辅助催化热解为小分子物质，随后所有小分子物质再进入内部介孔分子筛中实现高效降解，这样所得生物油富含烃类且不易老化。