[发明专利]一种形貌可控KL分子筛的合成方法及应用

说明书

本发明属于分子筛催化技术领域，具体涉及一种形貌可控KL分子筛的合成方法及应用，为了解决现有技术中烷基芳烃产物在KL分子筛中的扩散速率受到极大的限制的问题，所述合成方法包括：将铝源和钾源混合制备前驱体；而后将硅源和分子筛改性剂混合液加入所述前驱体溶液得到初始溶胶，持续搅拌老化、晶化和焙烧，即得到KL分子筛；通过调节分子筛改性剂的种类或硅源与分子筛改性剂的添加比例调节KL分子筛的形貌。该分子筛可以改善烷基芳烃产物在分子筛孔道中的扩散速率，采用原子层沉积负载Pt等金属制备烷烃芳构化催化剂，在正构烷烃芳构化反应中有效减少二次氢解副反应的发生，具有优异的烷烃重整制芳烃性能。

技术领域

本发明属于分子筛催化技术领域，具体涉及一种形貌可控KL分子筛的合成方法及应用。

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。

苯、甲苯、二甲苯(BTX)等轻质芳烃作为基础有机化工原料在精细化工和石油化工领域具有重要地位。BTX芳烃主要通过催化重整制得，反应过程中使用的催化剂主要有工业上常用的催化剂Pt/Al₂O₃催化剂体系。研究发现，Pt负载KL分子筛催化剂对含碳数C6-C8长直链烷烃催化重整生成轻质芳烃具有较高的催化剂活性剂芳烃选择性。

Pt/KL是一种公认的单功能催化体系，烷烃在完全由金属Pt提供的活性位点上发生反应，避免了由酸性导致的裂解和异构反应。尽管该催化剂催化性能优异，由于KL分子筛一维线性孔道结构的扩散限制，使得Pt/KL催化剂对高碳数烷烃(如正辛烷)的芳构化性能较差。KL分子筛的形貌和晶粒尺寸调控、孔道结构优化和骨架组成调变等对其催化性能具有重要影响，可改善分子筛孔道对产物和反应物扩散速率的限制，同时优化Pt的金属功能。专利CN108033462A采用一种水热合成的方法，通过添加聚乙二醇(PEG)制备出一种具有多级孔结构的KL分子筛，实现了介孔尺寸在2～7nm范围内可调控，从而提高反应物和产物在孔道内的扩散速度，同时避免产物进行二次副反应，提高了芳烃收率。专利CN106395851A通过添加Ba²⁺离子制备出一种含Ba杂原子KL分子筛，这种KL分子筛由于较小的晶粒尺寸，有利于反应物和产物在KL分子筛孔道内的扩散，在正构烷烃芳构化反应中具有明显提高的C8芳烃收率。以上改性KL分子筛负载金属Pt的催化剂均得到了较好的催化效果。

但是，发明人发现，烷基芳烃产物在现有的KL分子筛中的扩散速率受到极大的限制，在烷烃芳构化反应中容易产生副产物，降低了烷烃重整制芳烃的性能。因此，如何解决上述问题成为提高烷烃重整制芳烃效果的关键。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种形貌可控KL分子筛的合成方法及应用，该分子筛呈现出不同的形貌结构(如硬币状)可以改善烷基芳烃产物在分子筛孔道中的扩散速率，采用原子层沉积负载Pt等金属制备烷烃芳构化催化剂，在正构烷烃芳构化反应中有效减少二次氢解副反应的发生，具有优异的烷烃重整制芳烃性能。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

在本发明的第一方面，一种形貌可控KL分子筛的合成方法，包括：将铝源和钾源混合制备前驱体；而后将硅源和分子筛改性剂混合液加入所述前驱体溶液得到初始溶胶，持续搅拌老化、晶化和焙烧，即得到KL分子筛；通过调节分子筛改性剂的种类或硅源与分子筛改性剂的添加比例调节KL分子筛的形貌。

在本发明的第二方面，一种KL分子筛，采用所述的形貌可控KL分子筛的合成方法制备得到，所述KL分子筛的形貌为圆柱状KL分子筛、硬币状KL分子筛或双锥状KL分子筛；优选的，所述KL分子筛为硬币状KL分子筛。

在本发明的第三方面，一种催化剂，所述催化剂以所述的KL分子筛为载体，负载金属为Pt、Pd、Fe、Sn、Co或Zn中的至少一种。