分子筛的结构和性质
(1)晶粒尺寸与形貌调控
大多数沸石分子筛的孔径小于 1 纳米(nm)。当小分子有机物在沸石孔道内发生反应时,扩散过程会受到一定程度的限制,进而影响孔道利用率与催化性能。减小晶粒尺寸、改变晶粒形貌是提升分子扩散性能与孔道利用率的关键手段。
大多数沸石分子筛的孔径小于 1 纳米(nm)。当小分子有机物在沸石孔道内发生反应时,扩散过程会受到一定程度的限制,进而影响孔道利用率与催化性能。减小晶粒尺寸、改变晶粒形貌是提升分子扩散性能与孔道利用率的关键手段。
(2)多级孔复合材料
目前已报道的介孔材料大多存在热稳定性差、缺乏具备一定强度的表面酸中心、酸中心易流失等缺陷,核心原因在于这类材料虽具有有序介孔孔道,但其骨架为无定形结构。
沸石分子筛虽具备优良的结构稳定性与较强的酸中心,却在分子扩散方面存在局限,从而影响其催化活性与选择性。而将微孔与介孔或大孔结合形成的多级孔复合材料,有望兼具二者优势,在实际应用中充分发挥作用。其中,多级孔沸石分子筛尤其适用于部分较大分子的催化反应及液相催化反应。
(3)共晶分子筛
共晶分子筛的催化本质是对孔道与酸性的精细调控,是提升催化剂性能的重要途径。通过该方式,分子筛的催化性能可得到显著改善。例如,将 ZSM-5/ZSM-11(MFI/MEL)共晶分子筛应用于甲醇制汽油(MTG)反应时,能够在较宽范围内调节汽油组分。
(4)分子筛表面改性及其水热稳定性提升
热稳定性与水热稳定性是衡量分子筛催化剂性能的重要指标之一。许多工业催化反应对催化剂的热稳定性(尤其是水热稳定性)要求较高,这两大性能往往是决定催化剂寿命与反应工艺选择的关键因素。
以碳四烯烃(CTE)催化裂化反应为例,由于该反应在水蒸气条件下进行,因此提升催化剂的水热稳定性是碳四烯烃催化剂研发的核心任务。研究结果表明,通过以下方式可改善催化材料活性中心在水蒸气环境下的稳定性:
大多数沸石分子筛的孔径小于 1 纳米(nm)。当小分子有机物在沸石孔道内发生反应时,扩散过程会受到一定程度的限制,进而影响孔道利用率与催化性能。减小晶粒尺寸、改变晶粒形貌是提升分子扩散性能与孔道利用率的关键手段。
大多数沸石分子筛的孔径小于 1 纳米(nm)。当小分子有机物在沸石孔道内发生反应时,扩散过程会受到一定程度的限制,进而影响孔道利用率与催化性能。减小晶粒尺寸、改变晶粒形貌是提升分子扩散性能与孔道利用率的关键手段。
(2)多级孔复合材料
目前已报道的介孔材料大多存在热稳定性差、缺乏具备一定强度的表面酸中心、酸中心易流失等缺陷,核心原因在于这类材料虽具有有序介孔孔道,但其骨架为无定形结构。
沸石分子筛虽具备优良的结构稳定性与较强的酸中心,却在分子扩散方面存在局限,从而影响其催化活性与选择性。而将微孔与介孔或大孔结合形成的多级孔复合材料,有望兼具二者优势,在实际应用中充分发挥作用。其中,多级孔沸石分子筛尤其适用于部分较大分子的催化反应及液相催化反应。
(3)共晶分子筛
共晶分子筛的催化本质是对孔道与酸性的精细调控,是提升催化剂性能的重要途径。通过该方式,分子筛的催化性能可得到显著改善。例如,将 ZSM-5/ZSM-11(MFI/MEL)共晶分子筛应用于甲醇制汽油(MTG)反应时,能够在较宽范围内调节汽油组分。
(4)分子筛表面改性及其水热稳定性提升
热稳定性与水热稳定性是衡量分子筛催化剂性能的重要指标之一。许多工业催化反应对催化剂的热稳定性(尤其是水热稳定性)要求较高,这两大性能往往是决定催化剂寿命与反应工艺选择的关键因素。
以碳四烯烃(CTE)催化裂化反应为例,由于该反应在水蒸气条件下进行,因此提升催化剂的水热稳定性是碳四烯烃催化剂研发的核心任务。研究结果表明,通过以下方式可改善催化材料活性中心在水蒸气环境下的稳定性:
- 采用磷氧化物对多孔材料的催化活性中心进行组装改性;
- 向分子筛骨架中引入杂原子。