[发明专利]一种高效稳定多层次分子筛中空纤维催化膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效稳定多层次分子筛中空纤维催化膜的制备方法，属于分子筛制备技术领域，制备步骤如下：将硅源、铝源、水、有机模板剂混合，搅拌；加热，再添加去离子水；使用水热合成法进行反应；将悬浊液离心，去除母液后的粉体与铁源进行混合负载，洗涤并干燥；处理后的粉体溶解在无水乙醇中，超声处理；向分散液中加入表面活性剂，搅拌，再超声处理；进行同轴静电纺丝，煅烧，即得该中空分子筛纤维膜。制得的新型中空分子筛纤维膜与传统的粉末催化剂相比，在催化活性、使用寿命、反应效率、副反应程度等方面上有较大进步。同时，同轴纺丝法制备中空分子筛纤维膜成本低廉、操作简便、消耗低，可应用于中空分子筛纤维膜的大规模制备中。

技术领域

本发明涉及分子筛制备技术领域，特别是涉及一种高效稳定多层次分子筛中空纤维催化膜的制备方法。

背景技术

分子筛是一类具有规整孔道结构的硅铝酸盐，其具有较高的比表面积、良好的机械强度及稳定性、较强的耐酸性和均一的孔径结构，被广泛应用于催化及吸附领域(Applied Catalysis A:General.2011,398(1):1-17.；Micropor Mesopor Mat.2017,241:52-57.)。但大多数类型的分子筛骨架结构中只存在微孔，孔隙分布相对较窄。单一类型的微孔使分子筛内存在晶内扩散限制，限制了反应物和产物的传质，从而影响了分子筛的活性和选择性(Chem Soc Rev.2008,37(11):2530-2542.；Catal Sci Technol.2013,3(4):833-857.)。同时，反应物和产物扩散缓慢，容易在催化剂表面沉积，堵塞孔道，使催化剂更快失活，影响催化剂的使用寿命(J Am Chem Soc.2003,125(44):13370-13371.；NatCommun.2014,5(1):3922.)。为克服上述缺点，研究人员采用了制备粒径小、扩散路径短的超薄分子筛纳米片(Science.2011,333(6040):328-332.)、合成孔径大的新分子筛(ChemSoc Rev.2008,37(11):2530-2542.；Catal Sci Technol.2013,3(4):833-857.)、对已有分子筛孔径进行改性(Chem Soc Rev.2008,37(11):2530-2542.；Catal Sci Technol.2013,3(4):833-857.)等方法。在这些方法中，通过在分子筛结构中引入不同大小的孔道结构来制备多层次分子筛，由于其活性位点的可达性(包括大尺寸的原料)和扩散效率的提高(扩散长度的缩短)而备受关注。多层次分子筛是指由至少两级多孔层次组成的分子筛。除普通沸石中存在的微孔外，介孔可通过模板法等途径获得，而大孔可通过大孔支架产生。多层次分子筛结合了传统分子筛(形状选择性、酸度适宜)和介孔-大孔材料(快速传质)的优点，在催化领域具有广泛的应用前景。分级孔隙的存在解决了单微孔孔道体系的碳沉积问题，从而提高了沸石的催化活性。研究人员一般通过碱浸法(Nat Commun.2014,5(1):3922.)、模板剂法(Adv Mater.2001,13(16):1259-1263.)等方法制备多层次分子筛，而中空分子筛就是用上述方法制备的最常见的多层次分子筛之一。

近年来，具有多层次孔道结构的中空分子筛也以其优越的性能引起了人们的关注。然而，中空分子筛颗粒往往面临反应后难以分离的问题。此外，中空分子筛颗粒难以应用于工业上的连续操作反应(如固定床反应等)。中空分子筛颗粒填充床存在传质传热差、压降高、流体分布不规则等问题，这会导致分子筛催化剂的选择性和活性降低(ChemCommun.2014,50(48):6343-6345.)。