[发明专利]基于碳多孔陶瓷的整构式改性TS-1催化剂及制备方法与应用

权利要求书

1.一种整构式改性TS-1催化剂，其由包括以下步骤的制备方法制得：

将碳多孔陶瓷浸泡于改性TS-1胶液中，二者的比例以改性TS-1胶液完全浸没碳多孔陶瓷为准，浸泡后取出沥尽表面液体，置于装有氨或胺溶液的压力反应器内液面之上，加热保持反应，降至室温，取出碳多孔陶瓷，干燥后升温进行焙烧，降至室温后取出，得到整构式改性TS-1催化剂；

所述碳多孔陶瓷由包括以下步骤的制备方法制得：

将处理干净的多孔陶瓷剪裁后浸于金属盐溶液中浸泡，多孔陶瓷与金属盐溶液的比例以溶液可以浸没多孔陶瓷为准，取出晾干，在N₂气流中干燥，升温焙烧，继续升温，在混合气流下保持一段时间，降至室温，得到所述碳多孔陶瓷；

所述改性TS-1胶液由包括以下步骤的制备方法制得：

将模板剂与水混合配成溶液，加入pH调节剂搅拌，然后加入硅酸四烷基酯和官能化的三烷氧基硅烷继续搅拌，最后加入钛酸四烷基酯的醇溶液继续搅拌，室温下搅拌成胶，得到改性TS-1的胶液；所述硅酸四烷基酯:官能化的三烷氧基硅烷:模板剂:pH调节剂:钛酸四烷基酯:醇:H₂O的摩尔比为(0.5～1.5):(0.001～0.15):(0.15～0.55):(0.01～0.2):(0.01～0.15):(0.5～2.5):(15～25)；

整构式改性TS-1催化剂的结构是直径为3mm～100mm、高度为2mm～50mm的圆柱结构，催化剂内部含有相互贯通的三维孔道，三维孔道的平均孔径为0.1μm～0.75mm；孔道表面TS-1层的微-介孔道直径为0.5～50nm，BET比表面积为120～300m²/g，孔容为0.1～15cm³/g；

其中，所述金属盐溶液中的金属离子为Fe²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺中的至少一种，与金属离子配对的阴离子为甲酸根、乙酸根、丙酸根、柠檬酸根、乳酸根、PO₄^3-、Cl^-、Br^-、NO₃^-、SO₄^2-；金属盐溶液的浓度为0.15％～20％；金属盐溶液中溶剂采用水、醋酸；金属盐为乙酸亚铁、硝酸镍、柠檬酸钴、硝酸铜、磷酸铜中的至少一种；

所述将处理干净的多孔陶瓷剪裁后浸泡于金属盐溶液中，浸泡的温度为15℃～80℃，时间为5min～12h；

所述在N₂气流中干燥的温度为100～120℃，时间为2～5h；

所述升温焙烧的温度为180℃～550℃，时间为1h～7h；

所述继续升温的温度为325℃～750℃；

所述在混合气流下保持一段时间为：将N₂切换为H₂和N₂混合气，H₂与N₂的流量比值为0.1～50，通入时间为30min～5h，将气体切换为N₂，将温度调整为350～900℃，时间为1min～200min，将N₂切换为含C、H、O的小分子物质与N₂的混合气，含C、H、O的小分子物质与N₂的流量比值为0.1～10，通入时间为1min～200min；

所述官能化的三烷氧基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨脲丙基三甲氧基硅烷、γ-氨脲丙基三乙氧基硅烷。

2.根据权利要求1所述的整构式改性TS-1催化剂，其特征在于：其中，所述碳多孔陶瓷浸泡于改性TS-1胶液中的温度为25℃～85℃，时间为3min～60min；

所述胺溶液为甲胺、乙胺、乙二胺、正丙胺、异丙胺、二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺中的至少一种的水溶液，所述氨或胺溶液的浓度为0.25％～25％；

所述加热保持反应的温度为125℃～195℃，时间为10h～80h；

所述干燥后升温进行焙烧，干燥的温度为100～120℃，时间为1～10h，焙烧的温度为450℃～650℃，时间为2h～8h。