固相制备金属@沸石单晶胶囊催化材料的方法
【专利摘要】本发明涉及金属催化剂制备，旨在提供固相制备金属@沸石单晶胶囊催化材料的方法。该固相制备金属@沸石单晶胶囊催化材料的方法实现方式为：取金属前驱体溶于水中，再加入氢氧化钠、模板剂、硅源和铝源，搅拌均匀后加热挥发水，得到干胶后研磨成细粉；将细粉装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底可选择是否加入水；加热后将反应产物取出，再在马弗炉中焙烧得到沸石封装金属的金属@沸石单晶胶囊催化材料。本发明的制备方法中，所用模板剂较少，甚至是没有用到模板剂，孔道没有被大量模板剂填充，非常适合合成金属@沸石单晶催化剂。
【专利说明】
固相制备金属@沸石单晶胶囊催化材料的方法
技术领域
[0001]本发明是关于金属催化剂制备领域，特别涉及固相制备金属O沸石单晶胶囊催化材料的方法。
【背景技术】
[0002]金属催化剂广泛应用于石油化工、精细化工等领域。在反应条件下，金属催化剂往往具有较高的活性，但是因为热稳定性、积碳等原因，使得催化剂的寿命受到影响，而焙烧重生催化剂的过程中往往会使得金属粒子长大，使得催化剂不能达到原有的活性。为了解决这一问题，开发出了金属@沸石催化剂。这种催化剂是将金属或者金属氧化物包裹于沸石晶体或多晶中。因为沸石往往具有较高的热稳定性。所以金属催化剂因为积碳等原因失活以后可以在高温焙烧以除去积碳等不利因素，而不会将催化剂烧坏。
[0003]但是，大部分合成这种催化剂的方法比较复杂，而且因为使用了大量溶剂，导致后续的大量污水处理问题，并且往往产率低于50%，原料利用率不高。许多合成方法为了将金属包裹严实，而将金属做成较大的颗粒，而后包裹了很厚的沸石层，导致催化剂中的金属活性不能很好的发挥。所以合成金属@沸石单晶催化剂仍然需要我们努力研究。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种金属O沸石单晶胶囊催化材料的制备方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是:
[0005]提供固相制备金属O沸石单晶胶囊催化材料的方法，具体实现方式有下述两种:
[0006]方式(I):取金属前驱体溶于水中，再加入氢氧化钠、模板剂、硅源和铝源，搅拌均匀后加热挥发水，得到干胶后研磨成细粉;将细粉装入玻璃瓶后放入水热釜中；
[0007]方式(2):取金属前驱体溶于水中，再加入氢氧化钠、模板剂、硅源和铝源，搅拌均匀后加热挥发水，得到干胶后研磨成细粉;将细粉装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水(水面高度低于瓶口高度)；
[0008]然后经过方式(I)或者方式(2)处理后，继续在100?200°C下加热6?240小时后，将反应产物取出在马弗炉中400?600 °C下焙烧I?10小时，得到沸石封装金属的金属O沸石单晶胶囊催化材料;方式(I)中，沸石生长是固相晶化过程，仅仅干粉就可以实现晶化，方式
(2)中，沸石生长是固相晶化过程，固体粉末并没有分散在水中，水仅是提供水蒸气促进沸石晶化；
[0009]在上述两种方式中，模板剂、氢氧化钠、铝源、硅源的摩尔比为O?10.0:0?270.0:O?13.0:10.0(且模板剂、氢氧化钠、铝源、硅源中最多只能有一种未添加)；
[0010]所述模板剂是四乙基溴化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵、
聚二甲基二烯丙基溴化铵中的任意一种；
[0011]所述铝源为铝酸钠、氧化铝、铝溶胶、异丙醇铝中的任意一种；
[0012]所述硅源为纳米二氧化硅、细硅胶、粗硅胶、硅溶胶、水玻璃中任意的一种；
[0013]所述金属前驱体是指金属的硝酸盐、氯化物、乙二胺络合物或任意氧化硅负载金属，金属为金、银、铂、铑、钯、铁、钴或者镍中任意的一种。
[0014]在本发明中，所述金属@沸石单晶胶囊催化材料中，金属的质量分数为0.1%?10.0%。
[0015]在本发明中，所述沸石封装金属的金属O沸石单晶胶囊催化材料中，沸石包括FAU、LTA、M0R、BEA、MF1、S0D、GIS、ANA。
[0016]在本发明中，所述制备获得的金属@沸石单晶胶囊催化材料，孔径在0.3?0.7nm之间，比表面积在350?800m2/g之间。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0018]本发明的制备方法中，所用模板剂较少，甚至是没有用到模板剂，孔道没有被大量模板剂填充，非常适合合成金属@沸石单晶催化剂；另外，本发明制备过程中采用的原料价格较低、制备过程简单;产品收率较高，金属利用率较高，粒径较小，同时具备了高活性和高稳定性。且在所得金属@沸石单晶胶囊催化材料中，金属颗粒很好的被沸石单晶包裹，且金属的含量可控，质量分数在0.01?10%范围内可调。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0020]下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。其中，乙二胺络合物购买自Sigma-Aldrich公司。
[0021]实施例1
[0022]1.23g铝酸钠，I.60g氢氧化钠，6.0Og细硅胶，研磨均匀，加入0.013g二乙二胺三氯化金，所得的固体摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100°c放置6小时，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中400°C烧10小时得到金OFAU分子筛，其中金的质量分数为0.1%。比表面积为350m2/g。
[0023]实施例2
[0024]1.23g铝酸钠，1.60g氢氧化钠，6.0Og纳米二氧化硅，研磨均匀，加入1.20g氯金酸，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100°C放置3天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中400 0C烧8小时得到金OFAU分子筛，其中金的质量分数为1.0 %。比表面积为350m2/g。
[0025]实施例3
[0026]1.23g铝酸钠，I.0Og氢氧化钠研磨均匀，6.0Og纳米二氧化硅中加入0.74g六水合硝酸镍，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，120 °C放置1天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中500 0C烧4小时得到镍OFAU分子筛，其中镍的质量分数为5.0%。比表面积为400m2/g。
[0027]实施例4
[0028]1.23g铝酸钠，1.60g氢氧化钠，加入6.0Og粗硅胶，研磨均匀，加入0.73g六水合硝酸钴，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100°C放置4天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中500 0C烧4小时得到钴OFAU分子筛，其中钴的质量分数为5.0 %。比表面积为400m2/g。
[0029]实施例5
[0030]1.23g铝酸钠，1.60g氢氧化钠，加入6.0Og粗硅胶，研磨均匀，加入0.70g六水合氯化铁，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100 °C放置5天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中400 0C烧5小时得到铁OFAU分子筛，其中铁的质量分数为5.0 %。比表面积为350m2/g。
[0031 ] 实施例6
[0032]1.23g铝酸钠，1.60g氢氧化钠溶于26.0Og硅溶胶，研磨均匀，加入0.88g氯化铑，蒸干水，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，120 °C放置3天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中600 0C烧I小时得到铑OFAU分子筛，其中铑的质量分数为6.0 %。比表面积为350m2/g。
[0033]实施例7
[0034]6.20g铝溶胶，1.60g氢氧化钠溶于26.0Og硅溶胶，研磨均匀，加入0.25g氯化钯，蒸干水，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100 °C放置3天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中400 0C烧4小时得到钯OFAU分子筛，其中钯的质量分数为3.0%obt表面积为400m2/g。
[0035]实施例8
[0036]1.23g铝酸钠，1.60g氢氧化钠溶于27.0Og水玻璃，研磨均匀，加入0.90g氯铂酸，蒸干水，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，120 °C放置3天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中600 0C烧2小时得到铂OFAU分子筛，其中铂的质量分数为1.0 %。比表面积为350m2/g。
[0037]实施例9
[0038]1.23g铝酸钠，I.60g氢氧化钠溶于26.0Og硅溶胶，研磨均匀，加入0.09g硝酸银，蒸干水，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100 °C放置3天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中600 0C烧I小时得到银OFAU分子筛，其中银的质量分数为1.0%。比表面积为350m2/g。
[0039]实施例10
[0040]1.23铝酸钠，1.60g氢氧化钠，加入6.0Og细硅胶，研磨均匀，加入0.013g二乙二胺三氯化金，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100 °C放置3天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中400 0C烧1小时得到金OFAU分子筛，其中金的质量分数为0.1 %。比表面积为350m2/go
[0041 ] 实施例11
[0042]1.23g铝酸钠，1.20g氢氧化钠，0.013g 二乙二胺三氯化金，6.0Og细硅胶研磨均匀，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:3.0:1.0:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，170°C放置3天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中4000C烧10小时得到金OMOR分子筛，其中金的质量分数为0.1%。比表面积为400m2/g。
[0043]实施例12
[0044]1.23g铝酸钠，1.60g氢氧化钠，1.20g氯金酸，6.0Og细硅胶研磨均匀，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:娃源为O:4.0:1.0:10.0,装入玻璃瓶后放入水热爸中，200 °C放置3天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中400 °C烧1小时得到金OMOR分子筛，其中金的质量分数为10.0%。比表面积为500m2/g。
[0045]实施例13
[0046]1.23g铝酸钠，1.60g氢氧化钠，0.73g六水合硝酸钴，6.0Og细娃胶研磨均匀，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:4.0:1.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，180°C放置5天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 0C烧5小时得到钴OMOR分子筛，其中钴的质量分数为5.0 %。比表面积为450m2/g。
[0047]实施例14
[0048]2.46g铝酸钠，2.08g氢氧化钠，加入0.90g细硅胶，研磨均匀，加入0.013g二乙二胺三氯化金，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:34.7:13.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100 °C放置I天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 °C烧4小时得到金OLTA分子筛，其中金的质量分数为0.1%。比表面积为450m2/g。
[0049]实施例15
[0050]2.46g铝酸钠，2.08g氢氧化钠，加入0.90g细硅胶，研磨均匀，加入I.30g二乙二胺三氯化金，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:34.7:13.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100 °C放置I天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 0C烧5小时得到金OLTA分子筛，其中金的质量分数为10.0 %。比表面积为450m2/go
[0051 ] 实施例16
[0052]2.46g铝酸钠，2.08g氢氧化钠，加入0.90g细硅胶，研磨均匀，加入I.30g二乙二胺三氯化金，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:34.7:13.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100°C放置I天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 °(:烧3小时得到金OLTA分子筛，其中金的质量分数为10.0%。比表面积为450m2/g。
[0053]实施例17
[0054]2.46g铝酸钠，16.0Og氢氧化钠，加入0.90g细硅胶，研磨均匀，加入1.30g二乙二胺三氯化金，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:270.0:13.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100 °C放置20小时，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 °C烧5小时得到金OSOD分子筛，其中金的质量分数为1.0 %。比表面积为400m2/g。
[0055]实施例18
[0056]2.46g铝酸钠，16.0Og氢氧化钠中，加入0.90g细硅胶，研磨均匀，加入0.73g六水合硝酸钴，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:270.0:13.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100°C放置20h，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550°(:烧5小时得到钴OSOD分子筛，其中钴的质量分数为5.0%o比表面积为350m2/g。
[0057]实施例19
[0058]2.46g铝酸钠，4.40g氢氧化钠中，加入2.40g细硅胶，研磨均匀，加入0.73g六水合硝酸钴，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:27.5:5.0:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100°C放置20小时，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 0C烧5小时得到钴OGIS分子筛，其中钴的质量分数为5.0 %。比表面积为400m2/g。
[0059]实施例20
[0060]2.46g铝酸钠，4.40g氢氧化钠中，加入2.40g细硅胶，研磨均匀，加入I.30g二乙二胺三氯化金，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:27.5:5.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100°C放置20小时，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550°C烧5小时得到金OGIS分子筛，其中金的质量分数为1.0 %。比表面积为400m Vg。
[0061 ] 实施例21
[0062]2.46g铝酸钠，8.0Og氢氧化钠中，加入2.40g细硅胶，研磨均匀，加入I.30g二乙二胺三氯化金，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:27.5:5.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100 °C放置20小时，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 °C烧5小时得到金OANA分子筛，其中金的质量分数为1.0 %。比表面积为400m2/g。
[0063]实施例22
[0064]2.46g铝酸钠，8.0Og氢氧化钠中，加入2.40g细硅胶，研磨均匀，加入0.09g硝酸银，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为0:27.5:5.0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，100°C放置20小时，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550°C烧5小时得到银OANA分子筛，其中银的质量分数为1.0%。比表面积为400m2/g。
[0065]实施例23
[0066]1.02g异丙醇铝，10.6g四丙基溴化铵，2.0Og氢氧化钠溶于18.0Og水中，加入6.0Og细硅胶，搅拌均匀，加入0.09g硝酸银，蒸干水，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为4.0:5.0:0.5:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100 °C放置5天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 °(:烧5小时得到银OMFI分子筛，其中银的质量分数为1.0%。比表面积为500m2/g。
[0067]实施例24
[0068]25.2g四丙基氢氧化铵，1.50g氢氧化钠中，加入6.0Og纳米二氧化硅，研磨均匀，加入0.09g硝酸银，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为10.0:1.50:0:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，180 °C放置5天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中600 °C烧5小时得到银OMFI分子筛，其中银的质量分数为1.0%。比表面积为550m2/g。
[0069]实施例25
[0070]1.02g异丙醇铝，10.6g四乙基氢氧化铵，2.0Og氢氧化钠中，加入6.0Og细硅胶，研磨均匀，加入0.09g硝酸银，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为4.0:5.0:0.5:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100V放置5天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 0C烧5小时得到银OBEA分子筛，其中银的质量分数为1.0%。比表面积为550m2/g。
[0071]实施例26
[0072]0.41g异丙醇铝，10.6g四乙基溴化铵，2.0Og氢氧化钠溶于18.0Og水中，加入6.0Og细硅胶，搅拌均匀，加入0.09g硝酸银，蒸干水，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为4.0:5.0:0.2:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，100°C放置5天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 °(:烧5小时得到银OBEA分子筛，其中银的质量分数为1.0 %。比表面积为550m2/go
[0073]实施例27
[0074]0.41g异丙醇铝，10.6g聚二甲基二烯丙基溴化铵，2.0Og氢氧化钠中，加入6.0Og细硅胶，研磨均匀，加入0.09g硝酸银，蒸干水，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为4.0:5.0:0.2:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，180°C放置5天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中450 °C烧5小时得到银OBEA分子筛，其中金的质量分数为1.0%。比表面积为800m2/g。
[0075]实施例28
[0076]0.25g氧化铝，12.0g四乙基氢氧化铵中加入6.0Og细硅胶，研磨均匀，加入0.09g硝酸银，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为5.0:0:0.5:10.0，装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水，水面高度低于瓶口高度，100°C放置8天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中550 0C烧5小时得到银OBEA分子筛，其中银的质量分数为1.0 %。比表面积为600m2/g。
[0077]实施例29
[0078]0.41g异丙醇铝，10.6g四乙基溴化铵，2.0Og氢氧化钠溶于18.0Og水中，加入6.0Ogl.5%银/ 二氧化硅，搅拌均匀，蒸干水，所得的凝胶摩尔组成为模板剂:氢氧化钠:铝源:硅源为4.0:5.0:0.2:10.0,装入玻璃瓶后放入水热釜中，100°C放置5天，抽滤，水洗，干燥，马弗炉中500 °(:烧5小时得到银OBEA分子筛，其中银的质量分数为1.0 %。比表面积为500m2/go
[0079]最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1.固相制备金属@沸石单晶胶囊催化材料的方法，其特征在于，具体实现方式有下述两种: 方式(I):取金属前驱体溶于水中，再加入氢氧化钠、模板剂、硅源和铝源，搅拌均匀后加热挥发水，得到干胶后研磨成细粉;将细粉装入玻璃瓶后放入水热釜中； 方式(2):取金属前驱体溶于水中，再加入氢氧化钠、模板剂、硅源和铝源，搅拌均匀后加热挥发水，得到干胶后研磨成细粉;将细粉装入玻璃瓶后放入水热釜中，釜底加入水； 然后经过方式(I)或者方式(2)处理后，继续在100?200°C下加热6?240小时后，将反应产物取出在马弗炉中400?600 °C下焙烧I?10小时，得到沸石封装金属的金属O沸石单晶胶囊催化材料； 在上述两种方式中，模板剂、氢氧化钠、招源、娃源的摩尔比为O?10.0:0?270.0:0?13.0:10.0； 所述模板剂是四乙基溴化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵、聚二甲基二烯丙基溴化铵中的任意一种； 所述铝源为铝酸钠、氧化铝、铝溶胶、异丙醇铝中的任意一种； 所述硅源为纳米二氧化硅、细硅胶、粗硅胶、硅溶胶、水玻璃中任意的一种； 所述金属前驱体是指金属的硝酸盐、氯化物、乙二胺络合物或任意氧化硅负载金属，金属为金、银、铂、铑、钯、铁、钴或者镍中任意的一种。2.根据权利要求1所述的固相制备金属O沸石单晶胶囊催化材料的方法，其特征在于，所述金属@沸石单晶胶囊催化材料中，金属的质量分数为0.1 %?10.0 %。3.根据权利要求1所述的固相制备金属O沸石单晶胶囊催化材料的方法，其特征在于，所述沸石封装金属的金属@沸石单晶胶囊催化材料中，沸石包括?41]、1^4、101?、册4、1^1、S0D、GIS、ANAo4.根据权利要求1所述的固相制备金属O沸石单晶胶囊催化材料的方法，其特征在于，所述制备获得的金属@沸石单晶胶囊催化材料，孔径在0.3?0.7nm之间，比表面积在350?800m Vg之间。
【文档编号】B01J29/74GK106000449SQ201610342078
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】王亮, 张建, 肖丰收
【申请人】浙江大学