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催化剂是炼油及化工技术发展的核心,而沸石分子筛作为其中一类重要的固体酸催化剂,其微孔的传质缺陷严重影响了活性位的利用与催化反应的速率。在沸石分子筛的微孔体系中引入介孔或者大孔对于改善分子传质能力、减缓催化剂失活有着积极的作用。所获得的多级孔沸石分子筛,结合了微孔沸石和介孔分子筛的优点,既具有微孔的择形功能,又具有介孔赋予的高效的分子扩散能力。其中,利用碱性试剂溶解沸石骨架中的硅原子,从而在沸石晶体内产生介孔的方法,被视为最具工业化应用潜力的介孔引入方式,它的优势在于成本低而且简便易行。然而,碱处理脱硅通常存在以下问题:1) 无序刻蚀导致沸石分子筛骨架完整度或结晶度降低,甚至发生骨架坍塌;2) 介孔产生的同时,沸石微孔容和比表面积大幅降低;3) 脱硅过程中常伴随着骨架铝的流失,导致催化反应所需的强酸性位减少。在处理高硅铝比和骨架铝不稳定的沸石分子筛时,以上问题更为凸显。 近日,中国石油大学(北京)的朱小春副教授、申宝剑教授团队以骨架铝不稳定及高硅铝比的沸石分子筛为研究对象,通过预先吸附小分子胺作为孔导向剂(iPDA),以“内保护”方式减缓碱在沸石微孔中的快速扩散和无序刻蚀,可控构建了骨架完整度高、微孔及酸性位保留度高、活性稳定性好的多级孔沸石分子筛。
具有CHA拓扑结构的SSZ-13沸石已被广泛应用于甲醇制烯烃(MTO)、CO2加氢制低碳烯烃、氨气选择性催化还原(NH3-SCR)以及气体分离等领域,是一种非常重要的小孔沸石催化材料。然而,SSZ-13沸石的骨架铝极其不稳定,导致其在常规的碱处理过程中,沸石骨架极易发生崩塌,骨架铝流失严重。通过预先吸附iPDA,所得多级孔沸石的微孔容流失程度从常规碱处理样品的50%降至16%,且骨架完整度、酸性位等均得到了很好的保留。 此外,该方法还成功应用在高硅铝比的beta沸石上,在iPDA的保护下,多级孔beta沸石的介孔容大幅提升,但其结晶度、微孔容和酸性质等并未发生改变。 该工作为解决碱处理骨架铝不稳定或高硅铝比的沸石分子筛提供了一种新策略。
论文信息 Constructing Hierarchical Zeolites with Highly Complete Framework via Controlled Desilication Dr. Xiaochun Zhu, Yu Gao, Haorong Chen, Mengwei Jiang, Xinyu Wang, Caixia Miao, Yanfeng Shen, Yonggang Ji, Zhengxing Qin, Zhijie Wu, Weiyu Song, Chunming Xu, Baojian Shen 文章的第一作者是朱小春副教授与硕士研究生高羽(现为荷兰埃因霍温理工大学在读博士生)。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202411446
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