[发明专利]一种分子筛膜负载贵金属催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂应用领域，涉及一种分子筛膜负载贵金属催化剂的制备方法。

背景技术

分子筛膜除了具有无机膜优良的耐高温，耐腐蚀，耐微生物侵蚀，化学稳定，强度高，不溶胀，易清洗和再生等优点外，还具有分子筛的特点。分子筛膜孔径均一，可调，因此可以依据其孔径大小实现不同分子的筛分分离。同时，分子筛的硅铝比可调节，阳离子可被其它离子交换，Si或Al原子可被其它杂原子取代，分子筛膜在催化反应领域具有广阔的前景，此外，分子筛膜可实现反应过程与分离过程的有效集成，达到提高反应转化率和强化反应过程的目的。

一般以金属为载体的催化剂，负载贵金属活性成分。这样的催化剂具有较高的催化效率，但是，这些金属载体催化剂也存在着一些缺点。由于金属载体表面无孔、比较光滑，不易负载催化剂层，且催化剂层与金属载体的膨胀系数不匹配，导致催化剂层与金属载体层的结合度低，容易脱落；金属载体比表面积较小，不易吸附催化剂，且催化剂在金属载体表面分散性不好，故需多次涂覆催化剂才能达到所需催化剂的量，以达到较好的活性，导致制备工艺复杂，成本高。如果将其负载于大比表面分子筛膜载体上可得到优良的催化剂。该方法操作简便，与基体结合强度高，不易剥落。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分子筛膜负载贵金属催化剂及其制备方法，所述催化剂中催化剂层与分子筛膜载体的结合强度高，活性组份分散均匀，具有启动温度低、活性高、抗毒性能力强、适应高温、高湿环境的特点，制备方法简单，成本低。

本发明为一种分子筛膜负载贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：

所述分子筛膜负载贵金属催化剂的组成：

由α-Al₂O₃陶瓷管、分子筛膜载体层和催化剂层组成，α-Al₂O₃陶瓷管上生长分子筛膜，催化剂层涂覆或浸渍于分子筛膜多孔材料层表面；

所述分子筛膜载体层材料为α-Al₂O₃多孔材料，选自沸石分子筛为NaA，ZSM-5，SAPO-5，HY，USY或β；孔径为200nm～5um；形状为管状或平板，载体层厚度为0.3～1mm，管径为5～15mm，长为200mm～1.2m；所述分子筛膜层厚度为1～50μm；

所述催化剂层由具有催化活性的贵金属和助剂组成；其中，贵金属为Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Ag和Au中的一种或多种，重量为金属载体层的0.3～1.5%；助剂以氧化物的形式存在于催化剂层上，为Na、K、Cr和稀土金属中的至少一种；所述稀土金属为La、Ce、Pr、Nd；助剂为催化剂层总重量的0.1～6.5%；

所述分子筛膜负载贵金属催化剂的制备方法步骤如下：

1）在空气中，程序升温至850～1100℃条件下煅烧α-Al₂O₃陶瓷管1～20小时，使α-Al₂O₃陶瓷管除去有机杂质，然后降温使用盐酸1M和NaOH1M清洗各30min，洗涤至中性并干燥；

2）在处理后的的Al₂O₃表面涂覆或浸渍分子筛晶种层；

3）将步骤2）得到的晶种层烘干固化，其中烘干温度为80～120℃，时间为2～6小时；焙烧温度为300～750℃，优选400～500℃，时间为2～6小时；

4）将步骤3）得含有晶种层的载体放入分子筛合成液中进行二次合成或多次合成；

5）用贵金属的盐类或酸类，配制成贵金属含量为0.05～0.30g/ml的溶液，向溶液中加入助剂，得到具有催化活性的溶液；

6）将步骤5）配制好的具有催化活性的溶液涂覆或浸渍到步骤（4）得到的具有多孔性质的载体层表面，并烘干后焙烧，其中烘干温度为80～120℃，时间为2～6小时；焙烧温度为300～750℃，优选400～500℃，时间为2～6小时；

7）重复步骤6），使得贵金属含量为金属载体层重量的0.3～1.5%；

8）将步骤7）得到的产品在230～650℃温度范围内用氢气还原5～10h，得到所述的分子筛膜负载贵金属催化剂。

有益效果

1.通过煅烧制得的α-Al₂O₃载体层与晶种层的结合强度较高，使得二次生长分子筛膜与载体结合强度较高。