1.一种催化剂的制备方法,其特征在于,所述催化剂用于将甲烷转化为芳烃,所述催化剂的活性组分元素的质量百分数为0.5%-15%,助剂元素的质量百分数为0.005%-2%,余量为分子筛载体;所述制备方法包括方法A或方法B:所述方法A包括以下步骤:
第一步,将分子筛浸入活性组分前驱体溶液中进行离子交换,交换条件为:温度25-95 ℃,一次交换时间为2-20小时,所述活性组分前驱体溶液中的金属离子浓度为0.01-2 mol/L,溶液pH值为4-7;
第二步,交换结束后固液分离,并洗涤固相至洗涤液pH值为6-8,干燥后并在300-600 ℃焙烧5-24小时;
第三步,根据载量需求,重复上述第一步和第二步的交换程序1-5次,制得含活性组分的分子筛催化剂;
第四步,将第三步制得的含活性组分的分子筛催化剂浸渍在助剂前驱体溶液中,25-50℃搅拌0.5-5小时,随后蒸发至水分含量小于20wt%,干燥,之后在300-600 ℃焙烧5-24小时,即可制得所要求的催化剂;
所述方法B包括以下步骤:
第一步,将硅源、铝源、活性金属源、模板剂、碱和水按照一定比例配成悬浮液,置于水热釜中;
第二步,将水热釜置于120-200℃下晶化1-10天;
第三步,对晶化后的样品进行固液分离、洗涤至洗涤液的pH值为6-8;
第四步,采用0.1-1.0 mol/L的铵盐溶液对水热合成后的样品离子交换1-5次,交换条件为:温度25-95 ℃,交换时间为2-20小时;干燥,并在300-600 ℃焙烧5-24小时,制得含活性组分的分子筛催化剂;
第五步,将第四步制得的含活性组分的分子筛催化剂浸渍到含助剂元素的溶液中,25-
50℃搅拌0.5-5小时,随后蒸发至水分含量小于20wt%,干燥,之后在300-600 ℃焙烧5-24小时,即可制得所要求的催化剂;
其中,所述的活性组分为铁、钴、镍元素中一种或两种以上;所述的助剂为硫、氯、钠、铈、钐元素中一种或两种以上;所述的分子筛载体为氢型的ZSM-5、ZSM-11、ZSM-35、MCM-22、MCM-49中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的一种催化剂的制备方法,其特征在于,所述的分子筛载体的硅与铝元素的摩尔比为10-100。
3.根据权利要求1所述的一种催化剂的制备方法,其特征在于,方法A中,所述的活性组分前驱体为活性组分元素的二价或三价的可溶性盐,所述的可溶性盐为硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种或两种以上。
4.根据权利要求2或3所述的一种催化剂的制备方法,其特征在于,所述的助剂前驱体为助剂元素的可溶性盐或酸,所述的可溶性盐或酸为硫酸、硝酸、盐酸、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1 3任一所述的一种催化剂的制备方法,其特征在于,方法B中,所述的~硅源为氧化硅、硅酸钠、正硅酸丙酯、六甲基二硅氧烷、正硅酸乙酯、正硅酸异丙酯中一种或两种以上;所述的铝源为氢氧化铝、氧化铝、三水异丙醇铝、铝酸钠、硫酸铝、薄水铝石、三水铝石中一种或两种以上;所述的活性金属源为含活性元素的氢氧化物、硝酸盐、氯化物、硫酸盐、醋酸盐中的一种或两种以上;所述的模板剂为四丙基氢氧化铵、正丙胺、异丙胺、六亚甲基亚胺、三乙胺、四乙基氢氧化铵中一种或两种以上;所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾中一种或两种以上。
6.根据权利要求4所述的一种催化剂的制备方法,其特征在于,方法B中,所述的硅源为氧化硅、硅酸钠、正硅酸丙酯、六甲基二硅氧烷、正硅酸乙酯、正硅酸异丙酯中一种或两种以上;所述的铝源为氢氧化铝、氧化铝、三水异丙醇铝、铝酸钠、硫酸铝、薄水铝石、三水铝石中一种或两种以上;所述的活性金属源为含活性元素的氢氧化物、硝酸盐、氯化物、硫酸盐、醋酸盐中的一种或两种以上;所述的模板剂为四丙基氢氧化铵、正丙胺、异丙胺、六亚甲基亚胺、三乙胺、四乙基氢氧化铵中一种或两种以上;所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾中一种或两种以上。
7.根据权利要求1 3或6任一所述的一种催化剂的制备方法,其特征在于,方法A或B中,~所述干燥为在60-120 ℃干燥5-24小时。
8.根据权利要求4所述的一种催化剂的制备方法,其特征在于,方法A或B中,所述干燥为在60-120 ℃干燥5-24小时。
9.根据权利要求5所述的一种催化剂的制备方法,其特征在于,方法A或B中,所述干燥为在60-120 ℃干燥5-24小时。
10.应用权利要求1 9任一所述的一种催化剂的制备方法制备得到的催化剂。
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11.权利要求10所述的催化剂在将甲烷转化为芳烃中的应用。
12.根据权利要求11所述的应用,其特征在于,所述应用的反应温度为650-850 ℃、反应压力为0.1-1.0 MPa、反应空速1000-20000 mL/g·h。