[发明专利]一种提高含铁MFI分子筛对α-苯乙醇脱水反应催化性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高含铁MFI分子筛对α‑苯乙醇脱水反应催化性能的方法，其中含铁MFI分子筛包含如下制备步骤：(1)搅拌条件下将铁源、硅源、模板剂和去离子水充分混合，水解，然后升温至60～90℃恒温，获得分子筛前驱体凝胶；(2)将所述分子筛前驱体凝胶置于密封容器内升温至160～180℃，保温3天以上，然后冷却至室温，反应液过滤、洗涤、干燥，干燥后置于500～600℃焙烧，获得所述含铁MFI分子筛。通过本发明所述方法制备的含铁MFI分子筛对α‑苯乙醇的催化转化率能够达到90%以上，且采用铁源溶剂(尤其是乙醇)溶解铁源后合成的Fe‑MFI分子筛催化稳定性能优于未溶解铁源合成的催化剂。

技术领域

本发明属于催化剂合成技术领域，尤其涉及一种提高含铁MFI分子筛对α-苯乙醇脱水反应催化性能的方法。

背景技术

分子筛是一种孔径精确和孔穴微小的材料，一般是以硅氧四面体和铝氧四面体为基本结构单元，通过氧原子形成的氧桥连接构成的一类具有笼形或孔道结构的硅铝酸盐晶体。具有较大的比表面积和更短的扩散路径等特性，是种良好的催化和吸附材料。

含金属杂原子的分子筛，在结构上既保持了规整的孔道结构，又由于金属杂原子位点的存在改变了分子筛的理化性质。常见的分子筛合成方法有水热合成法，离子交换法，同晶置换法，浸渍法，无溶剂法，离子热法等。水热合成法是分子筛及大部分无机微孔化合物最有效的合成途径，水热合成条件提高了水的有效溶剂化能力及对反应物的溶解度和反应活性，使最初生成的初级凝胶发生重排和溶解，从而使得晶化速率提高。水热合成法合成分子筛包含两个基本过程：其一是硅铝酸盐水合凝胶，其二则是溶胶的生成与晶化。晶化过程一般包括缩聚、成核、生长与相变等过程。通过水热合成不仅可以将 B、Al、Fe 等三价元素引入分子筛骨架，从而制备兼具 B 酸和 L 酸中心的分子筛；还能制备具有四配位骨架Ti、Sn，且只含 L 酸中心的杂原子分子筛。通过水热合成法合成 Fe-MFI 分子筛通常是在水热合成的第一个过程中将铁源加入反应体系，经过高温晶化后得到 Fe-MFI 分子筛。

目前对Fe-MFI 分子筛催化α-苯乙醇脱水制苯乙烯的催化性能研究较少，国内外鲜有报道，且目前用于催化α-苯乙醇的催化剂催化活性和稳定性能较差，造成生产成本较高，很难满足实际使用要求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种提高含铁MFI分子筛对α-苯乙醇脱水反应催化性能的方法，其中含铁MFI分子筛包含如下制备步骤：

(1) 搅拌条件下将铁源、硅源、模板剂和去离子水充分混合，水解，然后升温至60～90℃恒温，获得分子筛前驱体凝胶；

(2) 将所述分子筛前驱体凝胶置于密封容器内升温至160～180℃，保温3天以上，然后冷却至室温，反应液过滤、洗涤、干燥，干燥后置于500～600℃焙烧，获得所述含铁MFI分子筛。

进一步地，所述硅源为TEOS，所述模板剂为TPAOH或TPABr中的一种或几种的混合，所述铁源为Fe(NO₃)₃·9H₂O。

进一步地，所述步骤(1)中，铁源、硅源、模板剂和去离子水的混合比例为：

铁源：硅源：模板剂：去离子水=0.4～2.1g:40～45g:30～35g:100mL，其中所述模板剂为溶质质量百分含量为25wt%的TPAOH和/或TPABr水溶液，所述水解工艺为50℃10h，60～90℃恒温1h。

进一步地，所述步骤(2)中，所述焙烧时间为2h以上。

进一步地，所述铁源在与硅源、模板剂和去离子混合前，先将铁源溶解在铁源溶剂中获得铁源前身物，所述铁源溶剂为乙醇、TMAOH、TEAOH、TPAOH中的一种或几种的混合。

本发明还公开了上述方法制备的含铁MFI分子筛的应用，所述含铁MFI分子筛用于对α-苯乙醇脱水反应的催化剂。