一种Ga掺杂KL分子筛及其制备方法与应用

本发明属于分子筛催化领域，涉及中长链烷烃重整制备芳烃催化剂的制备，具体涉及一种ga掺杂kl分子筛及其制备方法与应用。

背景技术：

1、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。

2、将煤液化产生的低值长链烷烃重整为轻质芳烃能够有效提升煤制油产品附加值，近年来，研究者致力于开发以分子筛为载体的铂重整催化体系。其中，研究发现kl分子筛载pt催化剂对中长链烷烃具有优异的芳构化活性及选择性。

3、据发明人研究了解，目前pt/kl催化剂的研究工作多侧重于pt活性金属的尺寸调控、电子性质调变以及孔道结构优化等。但是，发明人研究发现，现有kl分子筛负载pt的催化剂存在催化活性及芳烃选择性较低的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种ga掺杂kl分子筛及其制备方法与应用，本发明制备的ga掺杂kl分子筛具有形貌规则、结晶度高的特点，有效提高了分子筛的水热稳定性，以其作为载体负载pt等活性金属作为催化剂在中长链烷烃重整制备芳烃反应中表现出良好的催化性能。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一方面，一种ga掺杂kl分子筛的制备方法，包括：

4、将铝源和钾源加入至水中混合均匀制成前驱体溶液；

5、将镓源和硅源加入至水中混合均匀获得混合溶液；

6、将前驱体溶液和混合溶液混合，经充分搅拌老化得到溶胶；

7、将溶胶先在120～240℃的条件下进行晶化处理，然后在350～650℃的条件下进行焙烧处理，即得；

8、其中，铝源、钾源、硅源、镓源按照al2o3、k2o、sio2、ga2o3计，摩尔比为1:4～25:3～20:0.005～5。

9、另一方面，一种ga掺杂kl分子筛，由上述制备方法获得。

10、第三方面，一种上述ga掺杂kl分子筛作为载体在制备中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂中的应用。

11、第四方面，一种中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂，以上述ga掺杂kl分子筛作为载体负载金属。

12、第五方面，一种中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂的制备方法，采用原子层沉积法将金属负载在载体上，所述载体为上述ga掺杂kl分子筛。

13、第六方面，一种中长链烷烃重整制备芳烃的方法，采用上述中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂进行催化反应。

14、本发明通过在kl分子筛合成过程中原位添加ga，ga原子可以进入kl分子筛骨架中，然后通过原子层沉积技术进行沉积活性金属，实现活性金属落位的精确控制。经过实验证明，ga原子进入kl分子筛骨架再沉积pt形成的催化剂，有利于提高芳烃(苯、甲苯)的选择性，同时有效降低低碳产物(c1-c4)的选择性。

15、本发明的有益效果为：

16、1.本发明制备分子筛的过程环境友好，操作过程简单，重复性好，易于进行放大；

17、2.本发明所得ga掺杂分子筛具有规则形貌和较高的水热稳定性；

18、3.本发明使用原子层沉积设备负载金属pt等，在原子级别实现对金属生长过程的调控，易于得到结构可控的催化剂。

19、4.本发明所得催化剂在中长链烷烃重整制备芳烃的反应中可明显提高催化活性及芳烃选择性，具有良好的工业化前景。

技术特征：

1.一种ga掺杂kl分子筛的制备方法，其特征是，包括：

2.如权利要求1所述的ga掺杂kl分子筛的制备方法，其特征是，将氢氧化铝与氢氧化钾加入至水中反应制成kalo2前驱体溶液；

3.一种ga掺杂kl分子筛，其特征是，由权利要求1或2所述的制备方法获得。

4.一种权利要求3所述的ga掺杂kl分子筛作为载体在制备中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂中的应用。

5.一种中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂，其特征是，以权利要求3所述的ga掺杂kl分子筛作为载体负载金属。

6.如权利要求5所述的中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂，其特征是，所述金属为pt、fe、sn、zn、co或ni中的至少一种，优选为pt。

7.一种中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂的制备方法，其特征是，采用原子层沉积法将pt负载在载体上，所述载体为权利要求3所述的ga掺杂kl分子筛。

8.如权利要求7所述的中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂的制备方法，其特征是，在200～250℃条件下，控制pt进行至少一次循环沉积，一次循环沉积的过程为：以(三甲基)甲基环戊二烯铂为pt源，以氮气作为载气流，进行脉冲、沉积和吹扫，再以o3作为氧化剂进行脉冲、沉积和吹扫；

9.一种中长链烷烃重整制备芳烃的方法，其特征是，采用权利要求5或6所述的中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂或权利要求7或8所述的制备方法获得的中长链烷烃重整制备芳烃的催化剂进行催化反应。

10.如权利要求9所述的中长链烷烃重整制备芳烃的方法，其特征是，反应条件为：质量空速为0.5～1.5h-1，压强为0.1～1.5mpa，温度为350～550℃，氢气与中长链烷烃的摩尔比值为5～7。

技术总结
本发明属于分子筛催化领域，涉及中长链烷烃重整制备芳烃催化剂的制备，具体涉及一种Ga掺杂KL分子筛及其制备方法与应用。将铝源和钾源加入至水中混合均匀制成前驱体溶液；将镓源和硅源加入至水中混合均匀获得混合溶液；将前驱体溶液和混合溶液混合，老化得到溶胶；将溶胶先在120～240℃的条件下进行晶化处理，然后在350～650℃的条件下进行焙烧处理，即得。本发明制备的Ga掺杂KL分子筛具有形貌规则、结晶度高的特点，有效提高了分子筛的水热稳定性，以其作为载体负载Pt等活性金属作为催化剂在中长链烷烃重整制备芳烃反应中表现出良好的催化性能。

技术研发人员：王树元,徐丹,魏丽,王建梅,王鲁元,朱地,姜桂林
受保护的技术使用者：山东省科学院能源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15