[发明专利]一种多级孔分子筛负载金属催化剂及其调控方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种多级孔分子筛负载金属催化剂及其调控方法和应用，所述金属的分散度为70‑99％。利用原子层沉积方法能够在原子级别调控活性金属在多级孔分子筛不同尺寸孔道内的落位及颗粒大小。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种多级孔分子筛负载金属催化剂及其调控方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

众所周知，烯烃、芳烃、异构烷烃等碳氢化合物在石油化工体系中占有重要的地位，是化工行业的基本原材料，其可通过石脑油催化重整制得。催化剂是催化重整技术的核心，传统石脑油重整技术多使用Pt/Cl-/Al₂O₃催化体系，但该系列催化剂对石脑油链烷烃催化重整效率较低。近些年来，研究人员致力于开发以分子筛为载体的催化重整体系。依据石脑油馏分中碳链的长度，可选取不同的分子筛类型作为载体，工业上多实用ZSM-5，SAPO，Y/USY、KL等分子筛负载活性金属Zn，Pt，Ir、Sn、Rh、碱金属/碱土金属等单金属、双金属或多金属为催化剂，这些分子筛孔道在反应过程具有很强的择形性，可用来调控产物分布，但当目标产物分子成环或体积增大时，由于这些分子筛微孔单通道空间有限，孔道有限的空间不能使目标产物及时扩散出，而易导致二次氢解反应的发生，降低了目标产物的选择性。经研究发现，通过对分子筛进行扩孔、造孔等多种方式来得到具有多级孔结构的分子筛，可以显著改善反应物和产物在分子筛孔道内的扩散行为，从而提高催化剂活性、稳定性和选择性。

近些年来，学者们分别采用后处理、硬模板法和软膜板等方法制备出含有多种孔道的分子筛载体，使微孔分子筛对反应物和产物的扩散限制行为得以明显改善。例如，专利108033462A报道了水热合成过程中添加具有不同分子量的聚乙二醇大分子来获得多级孔KL分子筛，所得分子筛在正辛烷芳构化反应过程中使芳烃收率提高20％。Kyungho Lee等人对合成的KL分子筛进行脱铝脱硅得到了含有介孔结构的多级孔KL分子筛，并采用C6～C8直链烷烃芳构化反应对分子筛进行性能评价，表明引入晶间介孔可提高分子筛内芳烃产物的扩散速率(Journal of Catalysis,2016,340,66-75)。另外，活性金属在多级孔分子筛孔道内外的分散性及颗粒大小对催化剂的性能更具有至关重要的影响。但是，发明人发现，传统的浸渍、离子交换法用于多级孔通道分子筛负载活性金属存在一定的缺陷，传统浸渍、离子交换等方法导致活性中心在不同结构孔内的落位难以控制，从而导致催化剂的性能并未得到明显提高。

发明内容

如何高效调控金属原子在多级孔分子筛上的落位，进而提高催化剂的性能成为亟待解决的技术问题，为了解决上述问题，本公开提供了一种调控金属在多级孔分子筛上落位的方法及应用，该方法能够在原子级别调控活性金属在多级孔分子筛不同尺寸孔道内的落位及颗粒大小。

具体地，本公开的技术方案如下所述：

在本公开的第一方面，一种多级孔分子筛负载金属催化剂，所述金属的分散度为70-99％。

在本公开的第二方面，一种调控金属在多级孔分子筛上落位的方法，所述方法包括原子层沉积技术。

在本公开的第三方面，一种催化剂，采用上述所述的方法制备而成。

在本公开的第四方面，所述的催化剂在以石脑油为原料的催化加氢脱氧反应中的应用，催化反应步骤中，温度为150-800℃，空速为0.1-3.5h^-1，反应压力为0.1-5Mpa。

本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：

(1)、本公开提供的多级孔分子筛可通过原位合成或后处理的方式得到，合成方法易操作，重复性好。