一种Ga掺杂KL分子筛及其制备方法与应用技术

本发明专利技术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。本发明专利技术制备的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。催化性能。催化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种Ga掺杂KL分子筛及其制备方法与应用


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，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。
[0003]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。
[0004]据专利技术人研究了解，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，专利技术人研究发现，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

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种Ga掺杂KL分子筛及其制备方法与应用，本专利技术制备的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。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一方面，一种Ga掺杂KL分子筛的制备方法，包括：
[0008]将铝源和钾源加入至水中混合均匀制成前驱体溶液；
[0009]将镓源和硅源加入至水中混合均匀获得混合溶液；
[0010]将前驱体溶液和混合溶液混合，经充分搅拌老化得到溶胶；
[0011]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；
[0012]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。
[0013]另一方面，一种Ga掺杂KL分子筛，由上述制备方法获得。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]本专利技术通过在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。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]1.本专利技术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；
[0021]2.本专利技术所得Ga掺杂分子筛具有规则形貌和较高的水热稳定性；
[0022]3.本专利技术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。
[0023]4.本专利技术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。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术对比例制备的常规KL分子筛的XRD图。
[0026]图2为本专利技术对比例制备的常规KL分子筛的SEM照片。
[0027]图3为本专利技术实施例1制备的Ga掺杂KL分子筛的XRD图。
[0028]图4为本专利技术实施例1制备的Ga掺杂KL分子筛的SEM照片。
[0029]图5为本专利技术实施例2制备的Ga掺杂KL分子筛的XRD图。
[0030]图6为本专利技术实施例2制备的Ga掺杂KL分子筛的SEM照片。
具体实施方式
[0031]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0032]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0033]鉴于现有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，本专利技术提出了一种Ga掺杂KL分子筛及其制备方法与应用。
[0034]本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种Ga掺杂KL分子筛的制备方法，包括：
[0035]将铝源和钾源加入至水中混合均匀制成前驱体溶液；
[0036]将镓源和硅源加入至水中混合均匀获得混合溶液；
[0037]将前驱体溶液和混合溶液混合，经充分搅拌老化得到溶胶；
[0038]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；
[0039]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。
[0040]本专利技术所述的铝源为含有铝的化合物，例如氢氧化铝、硫酸铝、氧化铝、铝酸钾或异丙醇铝等。
[0041]本专利技术所述的钾源为含有钾的化合物，例如氢氧化钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾、铝酸钾或异丙醇钾等。
[0042]本专利技术所述的硅源为含有硅的化合物，例如硅溶胶、白炭黑、硅酸钾或正硅酸四乙酯等。
[0043]本专利技术所述的镓源为含有镓的化合物，例如硝酸镓水合物、氧化镓、无水氯化镓、乙酰丙酮镓、硫酸镓、溴化镓、高氯酸镓水合物或异丙醇镓等。
[0044]在一些实施例中，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。
[0045]在一些实施例中，将镓源加入水中溶解，然后在搅拌条件下滴加硅源。具体地，所述镓源为硝酸镓。具体地，所述硅源为硅溶胶。
[0046]在一些实施例中，老化的时间为30～150min。
[0047]在一些实施例中，晶化的时间为10～72h。
[0048]在一些实施例中，晶化处理后进行干燥，然后进行焙烧处理。具体地，干燥温度为90～135℃，干燥的时间为5～24h。
[0049]在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ga掺杂KL分子筛的制备方法，其特征是，包括：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，经充分搅拌老化得到溶胶；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；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。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；或，将镓源加入水中溶解，然后在搅拌条件下滴加硅源；优选地，所述镓源为硝酸镓；优选地，所述硅源为硅溶胶；或，老化的时间为30～150min；或，晶化的时间为10～72h；或，晶化处理后进行干燥，然后进行焙烧处理；优选地，干燥温度为90～135℃，干燥的时间为5～24h；或，焙烧的时间为3～15h。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P...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树元，徐丹，魏丽，王建梅，王鲁元，朱地，姜桂林，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：