一種高分散分子篩擔載過渡金屬氧化物催化劑的製備方法

2023-04-23 09:27:01

專利名稱：一種高分散分子篩擔載過渡金屬氧化物催化劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及分子篩擔載的過渡金屬氧化物催化劑，特別提供了一種高分散分子篩擔載過渡金屬氧化物的微波處理方法。
過渡金屬離子修飾的分子篩催化劑體系是當前多相催化劑研究的熱點。通過過渡金屬離子催化性能和分子篩酸鹼性及其孔道擇形性的組合，可以有效地調控催化性能，為多相催化劑的研製開拓極為廣闊的空間。人們已經提出了有關過渡金屬離子修飾的多種方法，通常採用的典型方法有在分子篩合成過程中引入過渡金屬離子的雜原子分子篩催化劑合成法；離子交換法；浸漬法和固相反應法等等。
固相反應法是基於金屬鹽類和／或氧化物在高比表面載體上自發分散的原理來製備的，但由於受金屬離子遷移等因素的影響，用常規加熱來引發固相反應所需要的加熱溫度比較高，反應時間通常很長，因此金屬組分在分子篩內外表面的分布難以得到有效的控制。
本發明的目的在於提供一種分子篩擔載的過渡金屬氧化物的製備方法，其可以有效地控制過渡金屬離子組分在分子篩內外表面的分布，從而提高催化劑的活性。
本發明提供了一種高分散分子篩擔載過渡金屬氧化物催化劑的製備方法，適用於分子篩擔載的ZnO、La2O3、TiO2、V2O5、MoO3催化劑，其製備過程是將過渡金屬氧化物與分子篩按比例機械混合，充分研磨，其特徵在於研磨後再進行微波處理，微波功率在50～300瓦／克，處理時間在10～180分鐘，微波頻率1000～3000MHz。其較佳的微波功率在100～200瓦／克。
微波加熱已廣泛應用於日常生活中，微波作為一種非電離電磁能，具有快速加熱和特殊的電磁效應等特點。另外，微波加熱對被加熱的物質不具有破壞性。由於微波加熱的快速性，可以考慮通過選擇不同的加熱功率和加熱時間來有效地控制過渡金屬離子組分在分子篩內外表面的分布。與以往分子篩擔載過渡金屬催化劑製備方法相比較，本發明採用的是一種新的催化劑製備方法，採用微波作為熱源來製備ZnO/HZSM-5，La2O3/HZSM-5，TiO2/HZSM-5，V2O5/HZSM-5，MoO3/HZSM-5等系列催化劑，可以縮短加熱時間，同時能有效地控制過渡金屬離子在內外表面的分布。
附

圖1為不同方法製備的ZnO／HZSM-5的XRD譜圖。
附圖2為不同方法製備的La2O3／HZSM-5的XRD譜圖。
附圖3為不同方法製備的TiO2／HZSM-5的XRD譜圖。
附圖4為不同方法製備的V2O5／HZSM-5的XRD譜圖。
附圖5為不同方法製備的MoO3／HZSM-5的XRD譜圖。
實施例1ZnO／HZSM-5催化劑的XRD譜圖不同方法製備的ZnO／HZSM—5(Zn重量百分數為6％)的XRD譜圖見圖1。微波製備催化劑的具體實驗方法如下首先稱量0．37克ZnO和5克HZSM-5分子篩，機械混合後進行充分研磨，然後再在商售微波爐(2450 MHz)上處理15和30分鐘，微波工作功率為125瓦／克。而常規固相法製備的催化劑是把上述充分研磨後的催化劑取出2克放在馬福爐中500℃焙燒6小時製得。XRD譜圖是在Rigaku D／MAX Rb粉末X射線衍射儀上，用Cu Kα射線在室溫下攝取，管壓為40 KV，管流為100 mA，掃描速度為5K／min，掃描2θ範圍為5～50度，XRD譜圖是用與此相聯結的計算機系統記錄和處理的。可以看出，對於Zn等二價過渡金屬離子，機械混合就可以使ZnO很好的分散在分子篩表面，與微波和馬福爐加熱方法得到的催化劑的分布情況相同。
實施例2La2O3／HZSM-5不同方法製備的La2O3/HZSM-5(La重量百分數為6％)的XRD譜圖見圖2。微波製備催化劑採用的具體方法如下首先稱重0．35克La2O3和5克HZSM-5分子篩，機械混合後進行充分研磨，然後再在商售微波爐(2450 MHz)上處理15、30、45和60分鐘，微波工作功率為150瓦／克。而常規固相法製備的催化劑是把上述充分研磨後的催化劑取出2克放在馬福爐中500℃焙燒6小時製得。XRD譜圖是在Rigaku D／MAX Rb粉末X射線衍射儀上，用Cu Kα射線在室溫下攝取，管壓為40 KV,管流為100 mA，掃描速度為5K／min，掃描2θ範圍為5～50度，XRD譜圖是用與此相聯結的計算機系統記錄和處理的。可以看出，對於La等三價過渡金屬離子，機械混合基本上就可以使La2O3很好分散在分子篩內外表面，與微波處理和馬福爐500℃焙燒6小時製得的催化劑分散情況基本相同。
實施例3TiO2／HZSM-5催化劑的XRD譜圖不同方法製備的TiO2／HZSM-5(Ti重量百分數6％)的XRD譜圖見圖3。微波製備催化劑採用的具體方法如下首先稱量0．33克TiO2和5克HZSM-5分子篩，機械混合後進行充分研磨，然後再在商售微波爐(2450 MHz)上處理15、30、45和60分鐘，微波工作功率為150瓦／克。而常規固相法製備的催化劑是把上述充分研磨後的催化劑取出2克放在馬福爐中500℃焙燒6小時製得。XRD譜圖是在Rigaku D／MAX Rb粉末X射線衍射儀上，用Cu Kα射線在室溫下攝取，管壓為40 KV，管流為100 mA，掃描速度為5K／min，掃描2θ範圍為5～5度，XRD譜圖是用與此相聯結的計算機系統記錄和處理的。可以看出，對於Ti等四價過渡金屬離子，當金屬的擔載量較低時，機械混合基本上可以使TiO2很好分散在分子篩內外表面，與微波處理和馬福爐500℃焙燒6小時製得的催化劑分散情況相同。
實施例4V2O5／HZSM-5催化劑的XRD譜圖不同方法製備的V2O5/HZSM-5(V重量百分數為6％)的XRD譜圖見圖4。微波製備催化劑採用的具體方法如下首先稱量0．54克V2O5和5克HZSM-5分子篩，機械混合後進行充分研磨，然後再在商售微波爐(2450 MHz)上處理15、30、45和60分鐘，微波工作功率為150瓦／克。而常規固相法製備的催化劑是把上述充分研磨後的催化劑取出2克放在馬福爐中500℃焙燒6小時製得。XRD譜圖是在Rigaku D／MAX Rb粉末X射線衍射儀上，用Cu Kα射線在室溫下攝取，管壓為40 KV，管流為100 mA，掃描速度為5K／min，掃描2θ範圍為5～50度，XRD譜圖是用與此相聯結的計算機系統記錄和處理的。可以看出，對於V等五價過渡金屬離子，當金屬的擔載量較低時，機械混合基本上可以使V2O5很好分散在分子篩內外表面，與微波和馬福爐加熱製得的催化劑分散情況相同。
實施例 5MoO3／HZSM-5催化劑的XRD譜圖不同方法製備的MoO3/HZSM-5(Mo重量百分數為6％)的XRD譜圖見圖5。微波製備催化劑採用的具體方法如下首先稱量0．45克MoO3和5克HZSM-5分子篩，機械混合後充分研磨，然後再在商售微波爐(2450 MHz)上處理30和45分鐘，微波工作功率為150瓦／克。而常規固相法製備的催化劑是把上述充分研磨後的催化劑取出少許在馬福爐中500℃焙燒6小時製得。XRD譜圖是在Rigaku D／MAX Rb粉末X射線衍射儀上，用Cu Kα射線在室溫下攝取，管壓為40KV，管流為100 mA，掃描速度為5K／min，掃描2θ範圍為5～50度，XRD譜圖是用與此相聯結的計算機系統記錄和處理的。可以看出，對於Mo等六價過渡金屬離子，機械混合不能使MoO3較好地分散，用微波加熱30分鐘後，MoO3的分散得到改善；而用微波加熱45分鐘時，MoO3的分散得到進一步改善，和馬福爐加熱6小時製得的催化劑分散情況基本相同。這表明微波加熱可以大大縮短所需要的時間，微波的加熱具有加熱速度快的特點。
權利要求
1．一種高分散分子篩擔載過渡金屬氧化物催化劑的製備方法，適用於分子篩擔載的ZnO、La2O3、TiO2、V2O5、MoO3催化劑，其製備過程是將過渡金屬氧化物與分子篩按比例機械混合，充分研磨，其特徵在於研磨後再進行微波處理，微波功率在50～300瓦／克，處理時間在10～180分鐘，微波頻率1000～3000 MHz。
2．按照權利要求1所述高分散分子篩擔載過渡金屬氧化物催化劑的製備方法，其特徵在於微波功率在100～200瓦／克。
全文摘要
一種高分散分子篩擔載過渡金屬氧化物催化劑的製備方法,適用於分子篩擔載的ZnO、La
文檔編號B01J37/34GK1279129SQ9911307
公開日2001年1月10日 申請日期1999年7月2日 優先權日1999年7月2日
發明者徐奕德, 舒玉瑛, 田丙倫 申請人:中國科學院大連化學物理研究所