本发明涉及分子筛领域,具体涉及一种晶种悬浊液及其制备方法、纳米级fer分子筛的制备方法、纳米级氢型fer分子筛的制备方法及其应用。
背景技术:
1、fer为二维片层状结构,属于中孔分子筛,包含沿c轴方向的10-mr孔道与沿b轴方向的8-mr孔道垂直交叉,6-mr孔道平行于c轴,8-mr孔道与6-mr孔道交叉形成碱鎂沸石笼[82686458]。由于其独特的孔道结构、优异的水热/热稳定性及酸性可调性,被广泛应用于烃类的异构化、裂化、芳构化以及二甲醚羰基化等反应。其典型的形貌为纳米片,纳米片的宽度一般在微米级,反应物分子无论是进入8-mr还是10-mr均具需要经历较长的扩散路径,这往往会造成反应分子间的二次反应,从而引发积碳副反应的发生,造成催化剂快速积碳失活。在一定程度上,降低分子筛晶粒尺寸可以有效解决这一问题。
2、专利cn110877912a报道了一种采用微波辅助晶种添加的方法快速合成了尺寸可控的fer分子筛,所得分子筛为纳米片交叉组装形成的花状结构,整体颗粒尺寸>8μm,即所得颗粒尺寸仍较大。
技术实现思路
1、本发明提供了一种晶种悬浊液及其制备方法、纳米级fer分子筛的制备方法、纳米级氢型fer分子筛的制备方法及其应用,利用本发明的晶种悬浊液可以降低fer分子筛的尺寸。
2、本发明提供了一种晶种悬浊液的制备方法,包括以下步骤:
3、将第一硅源、第一无机金属碱源、第一铝源、吡咯烷和第一水混合,得到第一凝胶;
4、将所述第一凝胶进行第一水热晶化,生成结构为fer分子筛的晶种,得到所述晶种悬浊液;
5、所述第一水热晶化的温度为150~180℃,时间为10~16h。
6、优选的,所述第一硅源包括硅溶胶、硅胶粉和泡花碱中的一种或多种。
7、优选的,所述第一铝源包括十八水硫酸铝、偏铝酸钠、异丙醇铝、氢氧化铝和氯化铝中的一种或多种。
8、优选的,所述第一硅源以sio2计,所述第一铝源以al2o3计,所述第一硅源与第一铝源的摩尔比为8~20:1。
9、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的晶种悬浊液,所述晶种的粒径为50~90nm,所述晶种的形状为球形。
10、本发明还提供了一种纳米级fer分子筛的制备方法,包括以下步骤:
11、将第二无机金属碱源、第二铝源、第二硅源、第二水和晶种悬浊液混合,得到第二凝胶;
12、将所述第二凝胶进行第二水热晶化,得到所述纳米级fer分子筛;
13、所述晶种悬浊液为本发明还提供了上述技术方案所述的晶种悬浊液。
14、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的纳米级fer分子筛,其特征在于,所述纳米级fer分子筛的长度为100~200nm;
15、所述纳米级fer分子筛的形状为片状。
16、本发明还提供了一种纳米级氢型fer分子筛的制备方法,包括以下步骤:
17、将上述技术方案所述纳米级fer分子筛中的吡咯烷去除后与铵盐溶液混合进行离子交换,得到所述纳米级氢型fer分子筛。
18、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的纳米级氢型fer分子筛,其特征在于,所述纳米级氢型fer分子筛的粒径为100~200nm。
19、本发明还提供了上述技术方案所述纳米级氢型fer分子筛在正丁烯骨架异构反应中的应用。
20、本发明提供了一种晶种悬浊液的制备方法,包括以下步骤:
21、将第一硅源、第一无机金属碱源、第一铝源、吡咯烷和第一水混合,得到第一凝胶;
22、将所述第一凝胶进行第一水热晶化,生成结构为fer分子筛的晶种,得到所述晶种悬浊液;
23、所述第一水热晶化的温度为160℃,时间为10~16h。
24、本发明选用吡咯烷作为有机模板剂,并调整水热晶化的温度和时间制备得到的晶种在制备fer分子筛时可以有效诱导晶核的形成,较多的初始晶核一方面提高了fer分子筛的收率,另一方面可以有效抑制fer分子筛的长大,减小了fer分子筛的尺寸。
25、本发明的纳米级氢型fer分子筛在作为催化剂使用时,其较小的晶体尺寸有利于提高反应物和产物的扩散速率,在催化反应中可以有效抑制积碳副反应的发生,减缓催化剂失活,即有利于提高催化剂的稳定性。另外,利用本发明晶种悬浊液制备的纳米级fer分子筛可以提高反应物与活性位点的接触效果,从而有利于提高正丁烯的转化率。
1.一种晶种悬浊液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一硅源包括硅溶胶、硅胶粉和泡花碱中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一铝源包括十八水硫酸铝、偏铝酸钠、异丙醇铝、氢氧化铝和氯化铝中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一硅源以sio2计,所述第一铝源以al2o3计,所述第一硅源与第一铝源的摩尔比为8~20:1。
5.权利要求1~4任一项所述制备方法制备的晶种悬浊液,其特征在于,所述晶种的粒径为50~90nm,所述晶种的形状为球形。
6.一种纳米级fer分子筛的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.权利要求6所述制备方法制备的纳米级fer分子筛,其特征在于,所述纳米级fer分子筛的长度为100~200nm;
8.一种纳米级氢型fer分子筛的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
9.权利要求8所述制备方法制备的纳米级氢型fer分子筛,其特征在于,所述纳米级氢型fer分子筛的粒径为100~200nm。
10.权利要求9所述纳米级氢型fer分子筛在正丁烯骨架异构反应中的应用。