[发明专利]一种磁性功能沸石分子筛催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于化工催化剂技术领域，具体为一种磁性功能沸石分子筛催化剂及其制备方法。本发明磁性功能沸石分子筛催化剂，是利用梯度晶化限域生长技术，在磁性纳米颗粒表面包裹一层具有有序微孔结构的沸石分子筛壳层。包括采用溶胶‑凝胶化学合成法，在无机磁性纳米颗粒外面先后包裹无定型二氧化硅和酚醛树脂壳层，再经过碳化‑刻蚀，得到具有中空结构的碳包裹磁性纳米颗粒复合物；再将中空结构的磁性纳米颗粒置于分子筛母液中经过三次水热晶化后焙烧，得到磁性纳米颗粒外包覆沸石分子筛的催化剂。该磁性功能沸石材料具有较强的磁响应性，对于在磁稳定床反应器中的沸石催化的反应有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于化工催化剂技术领域，具体涉及一种磁性功能沸石分子筛催化剂及其制备方法。

背景技术

微孔沸石分子筛由于其具有均匀发达的微孔孔道、可调节的酸性和好的水热稳定性等特点，在工业上多相催化反应过程中有着广泛的应用。多相催化反应通常是将固体沸石催化剂和反应介质是在机械搅拌或气吹搅拌的条件下进行。随着反应的结束，催化剂连同产物被带出反应器，为了实现催化剂的回收利用，需要将催化剂和反应介质进行固液分离。通常采用的分离方式为过滤和压滤。但是由于传统的分离方法分离效率低下，造成产品中带有催化剂颗粒而使产品纯度不高，达不到后处理的要求。磁性沸石催化剂应用于多相催化体系中，由于其同时兼具高的磁化性能和较大的比表面积，因此既能够展现磁性沸石的高活性和高选择性，又能够高效快速的实现催化剂和反应介质的分离。

目前磁性功能沸石分子筛从结构上可分为负载型磁性沸石和核壳结构磁性沸石。其中前者主要是通过沉淀法（CN 104741076 A；CN 106040165 A；CN 108187738 A；CN108126740 A）、离子交换法（CN 1915849 A）和浸渍法制备（CN 102049276 A）。虽然通过以上几种方式能够将磁性物质负载在沸石分子筛上，但所合成的材料磁效应差，材料的形状不均匀。

核壳结构的磁性沸石主要是通过水热合成的方式获得。CN 101299366A公开了一种以无定型二氧化硅包裹的核-壳磁性Fe₃O₄@SiO₂为核，通过聚电解质PDDA的修饰使其外表面带正点，通过静电吸附的方式在Fe₃O₄@SiO₂表面吸附一层Silicalite-1沸石晶种。再经过蒸汽辅助晶化的方式，将吸附上的晶种和无定型二氧化硅交错相连。最终构筑成为以Fe₃O₄为核多晶聚集的Silicalite-1为壳层的磁性功能沸石结构。Wang（Inorganic chemistry,2013, 52(19): 10708-10710.）等采用同样的方法，先制备Fe₃O₄@SiO₂-Au核，再通过聚电解质使表面电荷改性，吸附分子筛晶种，最后通过蒸汽辅助晶化构筑Fe₃O₄@SiO₂-Au@Silicalite-1结构，并赋予磁性沸石更多的功能。虽然目前已经获得了以无机磁性纳米颗粒为核微孔沸石为壳的复合结构，但壳层沸石为多晶聚集体，机械强度差，很难在工业上得到广泛应用。到目前为止，并没有关于单晶沸石包裹磁性纳米颗粒材料的合成报道。因此，开发一种精确可控的合成具有核壳结构的磁性沸石分子筛催化剂迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械强度高、催化性能好的磁性功能沸石分子筛催化剂及其制备方法。

本发明所提出的磁性功能沸石分子筛，是一种以磁性无机纳米颗粒为核，沸石分子筛为壳层的磁性功能沸石分子筛，是一种性能优异的化工催化剂材料。

本发明提供的磁性功能沸石分子筛催化剂，是利用梯度晶化限域生长技术，在磁性纳米颗粒表面包裹一层具有有序微孔结构的沸石分子筛壳层得到。

本发明提供的磁性功能沸石分子筛的制备方法如下，具体步骤如下：