[发明专利]将甲烷和丙烷转化为芳烃的催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种将甲烷和丙烷转化为芳烃的催化剂，其特征在于原料包括摩尔比为1：0.10至0.02：0.06至0.40：0至0.2：5至100的硅源、铝源、模板剂、碱源和水，按下述方法得到：

第一步，将所需量的硅源、铝源、模板剂、碱源和水搅拌均匀后，得到悬浮液；

第二步，向悬浮液中加入含锌物质搅拌均匀后，得到凝胶混合物，其中，含锌物质的添加量为锌元素质量占硅源中二氧化硅质量的1%至5%；

第三步，向反应釜中加入凝胶混合物，将反应釜密闭后进行水热晶化，然后，再经过冷却、抽滤和洗涤，得到完全结晶产物，再将完全结晶产物经过干燥和焙烧后，得到具有核壳结构的钠型ZnO/ZSM-5分子筛；

第四步，将具有核壳结构的钠型ZnO/ZSM-5分子筛置于铵盐溶液中进行交换，然后，再经过烘干和焙烧后，得到具有核壳结构的ZnO/ZSM-5分子筛催化剂。

2.根据权利要求1所述的将甲烷和丙烷转化为芳烃的催化剂，其特征在于硅源为硅溶胶、活性二氧化硅、白炭黑、正硅酸乙酯和硅胶中的一种以上；或/和，铝源为拟薄水铝石、异丙醇铝、氢氧化铝、偏铝酸钠和活性氧化铝中的一种以上。

3.根据权利要求1或2所述的将甲烷和丙烷转化为芳烃的催化剂，其特征在于模板剂为正丁胺、四丙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、正丙胺、四乙基氢氧化铵、四乙基溴化铵、六亚甲基亚胺和三乙胺中的一种或两种；或/和，碱源为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或两种，铵盐溶液为硝酸铵、氯化铵、硫酸铵和碳酸铵中的一种。

4.根据权利要求1或2所述的将甲烷和丙烷转化为芳烃的催化剂，其特征在于含锌物质为含锌固体盐和含锌氧化物中的一种，含锌固体盐为硝酸锌、硫酸锌、乙酸锌和氯化锌中的一种，含锌氧化物为纳米氧化锌、锌白和自制的活性组分氧化锌中的一种，其中，自制的活性组分氧化锌，按下述方法得到：将摩尔比为1:30至70的含锌固体盐与二乙二醇搅拌均匀后，得到混合物，将混合物在温度为100℃至180℃下晶化6h至48h，再经洗涤、干燥，将干燥物在500℃至700℃下煅烧3h至8h得到。

5.根据权利要求3所述的将甲烷和丙烷转化为芳烃的催化剂，其特征在于含锌物质为含锌固体盐和含锌氧化物中的一种，含锌固体盐为硝酸锌、硫酸锌、乙酸锌和氯化锌中的一种，含锌氧化物为纳米氧化锌、锌白和自制的活性组分氧化锌中的一种，其中，自制的活性组分氧化锌，按下述方法得到：将摩尔比为1:30至70的含锌固体盐与二乙二醇搅拌均匀后，得到混合物，将混合物在温度为100℃至180℃下晶化6h至48h，再经洗涤、干燥，将干燥物在500℃至700℃下煅烧3h至8h得到。

6.根据权利要求1或2或5所述的将甲烷和丙烷转化为芳烃的催化剂，其特征在于第二步中，搅拌时，温度为20℃至60℃，时间为2h至24h，第三步中，水热晶化温度为100℃至200℃，晶化时间为12h至120h，冷却为骤冷至室温，干燥时，干燥温度为110℃至130℃，干燥时间为3h至4h，焙烧时，焙烧温度400℃至700℃，焙烧时间为4h至20h；或/和，第四步中，交换温度为70℃至90℃，时间为1h至6h，交换次数1次至3次，每次交换后，将交换液进行过滤和洗涤，烘干时，温度为80℃至130℃，时间为1h至6h，焙烧时，焙烧温度400℃至700℃，焙烧时间为4h至20h。

7.根据权利要求3所述的将甲烷和丙烷转化为芳烃的催化剂，其特征在于第二步中，搅拌时，温度为20℃至60℃，时间为2h至24h，第三步中，水热晶化温度为100℃至200℃，晶化时间为12h至120h，冷却为骤冷至室温，干燥时，干燥温度为110℃至130℃，干燥时间为3h至4h，焙烧时，焙烧温度400℃至700℃，焙烧时间为4h至20h；或/和，第四步中，交换温度为70℃至90℃，时间为1h至6h，交换次数1次至3次，每次交换后，将交换液进行过滤和洗涤，烘干时，温度为80℃至130℃，时间为1h至6h，焙烧时，焙烧温度400℃至700℃，焙烧时间为4h至20h。