[发明专利]一种内核为分子筛的复合载体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种内核为分子筛的复合载体及其制备方法。该复合载体具有核壳结构和多级孔径，内核为分子筛，外壳为氧化铝及其他金属氧化物。首先将水玻璃溶液、分子筛晶种、模板剂、金属盐和硫酸铝溶液混合并晶化制备出分子筛微晶溶液。然后，通过加入混有金属盐的硫酸铝溶液和偏铝酸钠溶液，改变分子筛微晶溶液的酸碱性条件，生成氢氧化铝和其他金属氢氧化物沉淀并在分子筛外发生逐层集聚，形成具有复合介孔的沉淀物。沉淀物经过滤、洗涤、干燥后在高温下焙烧，最后形成内为分子筛、外为γ‑Al₂O₃、δ‑Al₂O₃和其他金属氧化物混晶的复合载体。该复合载体可用于VOCs处理、催化脱氢、加氢、裂化等领域，具有耐高温、稳定性好等优点。

技术领域

本发明涉及VOCs处理、催化脱氢、加氢、裂化等领域，具体而言，涉及一种内核为分子筛的复合载体及其制备方法。

背景技术

载体的主要作用就是承载和分散活性组分，提高反应中的传质、传热效率。活性氧化铝作为尾气净化催化剂常用载体，其比表面积、孔容、孔径分布及热稳定性等在很大程度上影响催化剂的催化性能。在高温条件下，载体中的γ-Al₂O₃、δ-Al₂O₃容易出现表面烧结并向α-Al₂O₃晶型转变，从而引起氧化铝载体比表面积剧减并导致催化剂失去活性。因此，载体材料还需要有好的耐高温性能。研究表明在氧化铝中添加碱土金属、SiO₂及稀土元素等，可以有效地阻止活性氧化铝的高温表面烧结和向α相的转变，从而提高它的高温热稳定性。改性的活性氧化铝由于具备较大的比表面积而得到应用，也是目前商用催化剂的主要载体。

ZSM-5沸石是含有硅铝氧结构的晶体，晶体结构属于斜方晶系，其孔道就是它的空腔，骨架由两种交叉的孔道系统组成。因此，ZSM-5沸石的晶体结构非常稳定。由于骨架中有结构稳定的五元环和高硅铝比，ZSM-5分子筛在1000℃可保持结构稳定。比如,将试样在850℃左右焙烧2小时后,其晶体结构不变，甚至可经受1100℃的高温。ZSM-5是已知沸石中热温定性最高者之一，所以将它用于高温过程是特别适宜的。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐温性好的复合载体，解决高温条件下传统活性氧化铝容易发生表面烧结并向α相氧化铝晶型转变，导致氧化铝比表面积急剧下降，引起表面负载的活性组分聚集从而导致催化剂活性降低甚至失活的技术问题。

本发明所采用的技术方案是:

首先，制备分子筛微晶。在水玻璃溶液中加入ZSM-5分子筛晶种和模板剂，然后将混有金属盐的硫酸铝溶液加入上述水玻璃溶液中，溶液中会形成无定型的硅酸铝沉淀和金属的氢氧化物沉淀生成。在分子筛晶种和模板剂的双重作用下，无定型硅酸铝会向分子筛的晶体转化形成分子筛微晶，而且同时生成的金属氢氧化物沉淀会包围在单个分子筛微晶周围。

其次，在分子筛微晶外进行均匀沉淀。在分子筛微晶生成后，通过加入混有金属盐的硫酸铝溶液和偏铝酸钠溶液，改变分子筛微晶溶液的PH值，溶液中发生进一步反应，生成氢氧化铝及其他金属氢氧化物沉淀，在载体模板剂的作用下，沉淀物在分子筛外的模板周围发生逐层集聚，形成具有复合介孔的晶体。在沉淀过程中进行老化和陈化，老化过程可使沉淀物部分脱水，陈化过程使沉淀物溶解后再沉淀，老化和陈化使沉淀物的结构紧凑，更加稳定。

最后在高温下焙烧，氢氧化铝发生晶型的转变，形成γ-Al2O3、δ-Al2O3，其他金属氢氧化物转变为金属氧化物。最终制备出内为分子筛、外为氧化铝和其他金属氧化物混晶的，具有核壳结构和多级孔径的复合载体。

本发明的技术方案具体包括以下步骤：