[发明专利]一种多级孔分子筛晶粒内嵌Fe纳米颗粒催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种多级孔分子筛晶粒内嵌Fe纳米颗粒催化剂的制备方法。

背景技术

在我国的资源结构中，石油资源所占的比例很大，而我国石油资源的现状就是石油资源中超过60％的原油都所占比例大，轻质油品的含量较低，这就促使我国的石油冶炼企业的冶炼工艺向石油的深加工进一步的发展。科技的进步使得石油冶炼技术中催化裂变的技术也在进一步的提高。但能明显的看到，在世界市场经济占主导地位的今天，我国的石油使用量极大的增长，而轻质原油的使用量更为突出，我国的现有冶炼技术还需要极大的提高，特别是石油催化裂化技术的提高，才能从根本上解决我国的使用进口缺口。同时随着石油冶炼催化技术的提高，石油的纯度也会随着提高，汽车等使用石油作为燃料的动力设备，其尾气的排放标准也将进一步的提高，也就使得全球的气候变暖进一步遏制。使我国碳排放量居高不下的局面也能得到有效的缓解，从而使进出口贸易的壁垒进一步缩小。因此，现有冶炼催化技术的提高，不仅能使得资源的利用更加的合理，同时也能提高我国石油冶炼的国际竞争力。

纯硅分子筛本身酸性位数量较少，作为催化剂使用时，通常需要对分子筛进行修饰以提高其催化活性。将金属原子引入到分子筛的硅氧骨架结构中，制备杂原子掺杂的分子筛以及在分子筛上负载金属氧化物是提高分子筛酸性最常见的方法。但在分子筛骨架中引入杂原子金属容易造成分子筛骨架规整度下降，而负载金属氧化物容易造成分子筛孔道堵塞。

在专利文献CN104671256B，CN101186311B，CN103626201B，CN103706394B和CN103112870B中报导，微孔-介孔复合分子筛一般采用水热法制备，常用的方法是将铝源、硅源和模板剂以一定的比例混合，在100～250℃下水热晶化而得到微孔分子筛的结构，然后再加入介孔模板剂进行二次晶化而得到多级孔分子筛。多级孔分子筛在大分子催化中表现出较大的优势，大分子反应物首先经过介孔进行反应成中等尺寸产物，然后再经过微孔部分进一步反应成小分子产物。多级孔道分子筛具有微孔和大孔多级孔道结构，结合了大孔材料的孔道优势与微孔分子筛择形性。

发明内容

针对现有技术中负载金属氧化物容易团聚失活及堵塞分子筛孔道的问题，本发明提供一种多级孔分子筛晶粒内嵌Fe纳米颗粒催化剂的制备方法。该催化剂用作渣油加氢反应的催化剂，可以降低或消除内扩散限制的影响，减少二次反应的发生，从而提高汽油和柴油的选择性和延长催化剂寿命。

为实现上述目的，本发明提供一种多级孔分子筛晶粒内嵌Fe纳米颗粒催化剂的制备方法。采用的具体技术方案如下：

一种多级孔分子筛晶粒内嵌Fe纳米颗粒催化剂的制备方法，工艺步骤为：

(1)将络合剂与铁源溶液混合，搅拌0.5h；加入模板剂溶液，搅拌2h；加入硅源，搅拌12h；加入碱源，继续搅拌2h，将混合后的凝胶装入合成釜中，在自生压力下，在160℃～200℃下晶化2d；

(2)晶化后，洗涤分离出固体产物，用乙醇溶液对固体产物进行洗涤，然后将固体产物转移密闭容器中在400℃下通氢气还原，还原时间4h，将得到的产物加入到碱溶液中；将混合液加入到模板剂溶液中，搅拌3h；加入硅源，搅拌3h；加入碱源，搅拌1h；将混合后的凝胶装入合成釜中，在自生压力下，在100℃～180℃下晶化4d，进行洗涤抽滤分离，干燥焙烧得到产物。

所述硅源为硅溶胶、活性二氧化硅、正硅酸乙酯或固体硅胶的一种或多种；碱源为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氨水中的一种或多种；铁源为硝酸铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁中的一种或多种；络合剂为乙二酸四乙酸二钠、草酸钠、柠檬酸钠、酒石酸中的一种或多种。

所述模板剂包括主模板剂和辅助模板剂。主模板剂为四丁基溴化铵、四乙基溴化铵、四甲基氢氧化铵、四丁基氯化铵中的一种或几种。辅助模板剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

所述密闭容器为石英玻璃管；所述乙醇溶液浓度为95％-100％。

所述晶化分两端进行，步骤(1)晶化温度为180℃，晶化时间为24h～36h，步骤(2)晶化温度为120℃，晶化时间为24h～36h。

所述方法制备的催化剂用于渣油加氢反应。