[发明专利]一种纳米碳纤维为载体的钛硅分子筛催化剂的制备方法

权利要求书

1.一种纳米碳纤维为载体的钛硅分子筛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

a)在惰性气氛下，将硅源、钛源、模板剂溶解在水和有机醇的混合溶剂中室温搅拌晶化0.5～10小时，加入纳米碳纤维继续搅拌10～72小时，然后于150～200℃晶化1～7天，结晶产物经分离、洗涤和干燥，得到纳米碳纤维负载的Ti-HMS；

b)将纳米碳纤维负载的Ti-HMS投入到类水滑石的水溶液中，室温搅拌10～48小时后，分离出固体，纯水淋洗至呈中性，干燥，然后在惰性气氛中，于300～800℃焙烧2～20小时，得到金属氧化物改性、纳米碳纤维为载体的Ti-HMS催化剂母体；

c)将Ti-HMS催化剂母体在25～300℃的温度下用有机硅溶液处理0.5～20小时；有机硅的用量为Ti-HMS催化剂母体重量的10％～70％；然后过滤分离出固体催化剂，用惰性溶剂洗涤，再将固体催化剂于压力0.133～1.33KPa,温度80～200℃的环境中烘烤10～24h，制得纳米碳纤维为载体的钛硅分子筛催化剂；

步骤a)中，硅源为正硅酸酯或烃基硅酸酯中的一种或两种；钛源为钛酸酯；模板剂为通式RNH₂的有机胺，R为6～18个碳原子的链烃基；RNH₂和硅源中的Si的摩尔比为0.01～0.5:1，硅源中的Si与钛源中的Ti的摩尔比为5～200:1，水与硅源摩尔比为4～20:1，醇和硅源的体积比为1～4:1，纳米碳纤维与硅源的摩尔比为5～20:1；

步骤b)中，纳米碳纤维负载的Ti-HMS与类水滑石水溶液的体积比为1：1～1：3，类水滑石与步骤a)所用的硅源的摩尔比为0.01:100～3：100；焙烧温度为300～600℃，焙烧时间为3～8小时；

步骤b)中，类水滑石的通式如下：M²⁺_1-XN³⁺_X(OH)₂(A^n-)_x/n.m H₂O，其中：M²⁺选自Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺中的任意一种；N³⁺选自Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Sc³⁺中的任意一种；A^n-选自CO₃^2-、NO₃^-、Cl^–或OH^-中的任意一种；x表示N³⁺所占阳离子总数分数，取值0.20～0.33，m表示结晶数，n表示阴离子电荷数。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所用的钛酸酯选自选自钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丁酯中的任意一种；

进一步的，步骤a)中，所用的纳米碳纤维，是由含碳气源CO、CH₄、C₂H₆、C₃H₈中的任意一种为反应原料，选用周期表第Ⅷ族元素Fe、Co、Ni中任意一种单金属元素或多种元素合金为催化剂，通过含碳气源催化裂解反应形成的纳米碳纤维，纳米碳纤维催化生长的温度为550～650℃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤c)中，所用的有机硅溶液，有机硅选自卤硅烷、硅氮烷或甲硅烷基胺中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述有机硅选自三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷或N-三甲基硅烷基咪唑中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所用的有机硅溶液，溶剂选自苯、甲苯、异丙苯、乙苯、环己烷、正庚烷、辛烷、十二烷中的任意一种或几种混合物。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤c)中，用惰性溶剂洗涤，包括：用甲苯、苯、烷烃惰性溶剂对固体催化剂洗涤3次，每次洗涤所用的惰性溶剂体积是固体催化剂体积5～10倍。