[发明专利]一种磁性功能沸石分子筛催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种磁性功能沸石分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）中空结构多孔碳包裹磁性纳米颗粒复合材料的制备；首先将无机磁性纳米颗粒均匀分散在碱性催化剂的有机溶剂/水混合溶液中，先后引入硅源和碳源，通过溶胶-凝胶过程，在无机磁性纳米颗粒表面包裹一层无定型二氧化硅和酚醛树脂壳层，得到具有双壳层结构的磁性复合材料；接着将制得的双壳层磁性复合材料进行碳化和碱刻蚀，得到具有中空结构的多孔碳包裹磁性纳米颗粒复合材料；

（2）沸石晶种的引入和生长；将步骤（1）中的中空结构的磁性纳米颗粒复合材料置于分子筛晶化母液中进行第一次晶化，使得磁性复合材料的空腔中生长出沸石晶种；再将第一次晶化后的磁性固体分离，并再次置于分子筛晶化母液中进行第二次晶化；在晶种的诱导下，沸石分子筛充满磁性复合结构的空腔，形成多晶包覆磁性纳米颗粒的结构；再经过第三次晶化，磁性复合材料撑破最外层的碳保护层，得到高结晶度的沸石分子筛包覆磁性纳米颗粒的复合结构；最后经过惰性气氛下焙烧，除去分子筛晶化母液中的含有的模板剂，得到单晶沸石分子筛包裹磁性核的磁性功能沸石分子筛材料。

2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，在制备双壳层结构磁性复合材料阶段，所述的硅源为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯和正硅酸四丙酯的一种或几种，硅源的质量含量为1-20 %；所述的碳源为苯酚、间苯二酚、邻苯二酚或对苯二酚中的一种或几种以及甲醛，碳源的质量含量为1-30 %；所述的碱性催化剂为氢氧化钠、氨水中的一种或两种，碱性催化剂的质量含量为0.01-10 %；所使用的有机溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种；有机溶剂/水混合溶液中；醇/水体积比为1：10-10：1；反应温度为室温，反应时间为0-48小时，不包含0小时。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，在碱刻蚀阶段，所使用的碱是氨水、氢氧化钠和碳酸钠中的一种或几种，碱与水的摩尔比为0.01-0.1。

4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中得到的具有中空结构的多孔碳包裹磁性纳米颗粒复合材料，其空腔尺寸在100-2000 nm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，在沸石分子筛三次晶化过程阶段，所述分子筛晶化母液中包含硅源、铝源和模板剂；其中，所述硅源为正硅酸四乙酯、硅酸钠、白炭黑和硅酸中的一种或几种；所述模板剂为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的一种或几种；所述铝源为硫酸铝、偏铝酸钠、硝酸铝和铝箔中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中：

在壳层沸石分子筛第一次晶化阶段，所述的分子筛晶化母液中各组分按摩尔比计为：0.1-10 硅源：0.01-20 模板剂：0-10 铝源：0.1-200 H₂O：0.4-40 CH₃CH₂OH：0-1.2 H₃PO₄；其中铝源不包含0；

在壳层沸石分子筛第二次晶化阶段，所述的分子筛晶化母液中各组分按摩尔配比计为：0.1-10 硅源：0.1-20 模板剂：0-15 铝源：0.1-100 H₂O：0.4-40 CH₃CH₂OH：0-1.5 H₃PO₄；其中铝源不包含0；

在壳层沸石分子筛第三次晶化阶段，所述的分子筛晶化母液中各组分按摩尔配比计为：0.1-15 硅源：0.5-20 模板剂：0-30 铝源：0.1-300 H₂O：0.4-40 CH₃CH₂OH：0-2 H₃PO₄；其中铝源不包含0；

在沸石分子筛晶化阶段，第一次晶化温度为20-200 ℃，晶化时间为12-96 h；第二次晶化温度为100-200 ℃，晶化时间为24-96 h；第三次晶化温度为100-200 ℃，晶化时间为24-96 h。