專利名稱：介孔碳材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種介孔碳材料的制備方法。
背景技術(shù)：
甲苯和甲醇烷基化是生產(chǎn)苯乙烯的一條具有應(yīng)用前景的新興合成路線，1967年 Sidorenko等首次用堿金屬離子交換的X型和Y型沸石為催化劑，成功用甲苯和甲醇合成了 苯乙烯，受到了人們廣泛的重視，有關(guān)這方面的研究也越來越多。與傳統(tǒng)工藝相比，此方法 具有原料來源廣、成本低、能耗低、污染少等優(yōu)點(diǎn)，既可利用石油及其加工產(chǎn)品，也可利用天 然氣。該反應(yīng)可在常壓、高溫、大空速下進(jìn)行，烷基化所用催化劑為經(jīng)過堿金屬的氫氧化物、 硼酸或磷酸改性的X或Y分子篩。脫氫部分所用催化劑與傳統(tǒng)的乙苯催化劑反應(yīng)所用催化 劑相同。反應(yīng)由兩部分組成，即烷基化反應(yīng)和乙苯脫氫反應(yīng)。我們發(fā)現(xiàn)介孔碳材料是一種較為理想的甲苯甲醇側(cè)鏈烷基化反應(yīng)催化劑載體材 料。專利CN1834203公開了一種新型的介孔高分子材料及后處理所得的介孔碳材料。該材 料具有較大孔道(2 4納米)且尺寸均一結(jié)構(gòu)有序，并具有巨大的比表面積(1200平方米 /克)和非常好的熱穩(wěn)定性，因而是一種非常理想的作為甲苯與甲醇的側(cè)鏈烷基化反應(yīng)催 化劑材料的載體。但這一類新興的介孔高分子材料如果要作為催化劑載體使用則必須將其中的結(jié) 構(gòu)導(dǎo)向劑除去，專利CN1834203使用惰性氣體氣氛下的高溫焙燒方法除去結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑并形 成介孔碳材料。但該方法不但生產(chǎn)成本較高，處理設(shè)備復(fù)雜，而且在惰性氣氛下所得的介孔 碳材料表面也較為疏水，不利于其后的堿性金屬添加劑的負(fù)載，負(fù)載于其上的金屬添加劑 的分散性能也較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)使用惰性氣體氣氛下的高溫焙燒方法，在 除去結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑并形成介孔碳材料時(shí)存在生產(chǎn)成本相對(duì)較高以及其疏水性不利于后序的 堿性金屬添加劑負(fù)載的問題，提供一種新的介孔碳材料的制備方法。該方法具有生產(chǎn)成本 低，能增加催化劑的親水性及金屬離子負(fù)載能力的優(yōu)點(diǎn)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種介孔碳材料的制備方 法，將介孔碳分子篩前體即介孔高分子材料在溫度為200 50(TC，壓力為常壓，空氣氣 氛條件下，焙燒0. 5 24小時(shí)得到介孔碳材料，其中所用的介孔高分子材料選自FDU-14、 FDU-15或FDU-16中的至少一種。本發(fā)明將CN1834203方法所制備的中間產(chǎn)物直接在空氣氣氛下焙燒分解，焙燒溫 度為200 500°C。焙燒后不僅能除去高分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑打開材料中的孔道，并且能夠使骨 架高分子材料自身進(jìn)一步交聯(lián)而結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，而且能夠保持材料的外觀形貌，使材料具 有較好的強(qiáng)度，能夠直接應(yīng)用到工業(yè)反應(yīng)中。本發(fā)明的處理方法由于是在空氣中直接進(jìn)行 焙燒加熱，比較于CN1834203所公開的惰性氣氛處理方法或是萃取處理方法能進(jìn)一步地降低處理成本，而且也能夠使用相對(duì)簡(jiǎn)單處理設(shè)備進(jìn)一步降低成本。此外，使用空氣直接焙燒 加熱分解的好處在于一方面能夠通過空氣中氧氣等氧化性氣體在高溫下侵蝕材料更完全 地分解結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，擴(kuò)大產(chǎn)品孔徑，而且也能夠一定程度地氧化材料內(nèi)部的孔壁結(jié)構(gòu)，使材 料表面帶有更多氧化態(tài)的碳氧鍵，使介孔碳表面具有較多的親水性基團(tuán)而不是傳統(tǒng)處理方 法所形成的疏水性基團(tuán)。而表面的相對(duì)親水對(duì)于后繼的催化劑載體表面的堿(土)金屬離 子堿化處理以及稀土元素、硼元素的負(fù)載修飾是非常重要，而且由于材料表面存在較多的 氧化態(tài)碳氧鍵，使材料能夠與金屬離子、稀土金屬、硼元素之間形成一定的化學(xué)鍵、配位鍵 或化學(xué)作用，大大增強(qiáng)這些后修飾組分在催化劑載體表面的作用強(qiáng)度，增加了催化劑材料 的反應(yīng)穩(wěn)定性。甲苯分子的三維尺寸較大(0.67 X 0.48 X 0.86納米)，加之反應(yīng)一般需要甲苯分 子與活化態(tài)的甲醇分子空間匹配發(fā)生反應(yīng)，并且反應(yīng)生成的苯乙烯或乙苯分子需要盡快地 從催化劑活性表面脫除，騰出反應(yīng)活性空位，所以催化劑載體內(nèi)部具有較大的孔道對(duì)于該 反應(yīng)的催化活性及產(chǎn)物選擇性的提高起著重要的作用。由于本發(fā)明所得材料具有較大的孔 道尺寸(2 6納米，

圖1)，這種大孔道的特性能夠大大增加甲苯以及甲醇分子在孔道內(nèi)部 進(jìn)行堿性位催化的催化效率。本發(fā)明中甲醇轉(zhuǎn)化率、芳香烴產(chǎn)率的定義如下
權(quán)利要求
一種介孔碳材料的制備方法，將介孔碳分子篩前體即介孔高分子材料在溫度為200～500℃，壓力為常壓，空氣氣氛條件下，焙燒0.5～24小時(shí)得到介孔碳材料，其中所用的介孔高分子材料選自FDU 14、FDU 15或FDU 16中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種介孔碳材料的制備方法，主要解決以往技術(shù)在制備介孔碳材料時(shí)存在需在惰性氣氛下以及超過900℃高溫條件下后處理介孔高分子材料，從而造成生產(chǎn)成本較高，以及所得的介孔碳材料作為催化劑載體用于甲苯甲醇側(cè)鏈烷基化反應(yīng)中時(shí)，甲苯轉(zhuǎn)化率低，芳香烴選擇性較低的問題。本發(fā)明通過采用將介孔高分子材料在200～500℃、常壓空氣氣氛條件下，處理0.5～24小時(shí)生成介孔碳材料，其中所用的介孔高分子材料選自FDU-14、FDU-15或FDU-16中的至少一種的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于甲苯甲醇側(cè)鏈烷基化反應(yīng)催化劑載體材料的工業(yè)制備中。
文檔編號(hào)C01B31/02GK101993058SQ200910057800
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者唐嘉偉, 繆長(zhǎng)喜, 高翔 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院