第一作者：Hwajun Lee, Jiho Shin 2.合成的兩種大孔分子篩表現較好的熱穩定性，比傳統大孔分子篩更好的催化活性分子篩是一類均勻微孔形成三維網絡結構晶化材料，微孔的特征在于孔道大小與分子直徑類似，具有篩分分子大小的能力，對分子結構同樣非常敏感。通常孔道結構的微弱變化將導致氣體吸附性質、催化反應性質根本性的改變，因此，人們需要發展各種不同結構和組成的分子篩，但是發展新型分子篩非常困難，尤其是能夠在保持較大孔道的同時能夠在惡劣反應條件中保持熱穩定性、強酸性。有鑒于此，韓國浦項科技大學Suk Bong Hong等報道通過“多重無機陽離子”、“電荷密度失配”方法合成了兩種熱穩定大孔硅酸鋁分子篩（PST-32、PST-2）。這兩種分子篩具有超籠、寬孔道窗口，孔道寬度達到石油工業使用的Y型分子篩，PST-32、PST-2兩種分子篩都是潛在的烴類重整分子篩催化劑。雪佛龍里士滿研究中心Dan Xie對該工作進行總結和評述。圖1. 經典大孔分子篩拓撲結構（FAU）、新型大孔分子篩拓撲結構（SBT、SBS）目前大多數的烴類裂解催化劑都是基于Y型分子篩，其中大多數的孔都能夠在反應中利用，結構中的空間高達~50 %，由~7.4 ?圓形孔窗口與~1.15 nm3的球形超籠形成3D超大孔結構（拓撲結構FAU）。該孔道結構對于高沸點物種分子的擴散存在缺陷，因此發展能夠調節裂解反應產物種類從而提高分子篩的催化活性和反應選擇性有一定的意義。比如，Corma等發展了ITQ-21、ITQ-33等大孔分子篩。本文報道的PST-32、PST-2分子篩同樣有望具有大孔分子篩特點。PST-32、PST-2分子篩同樣是硅鋁分子篩，其中Si/Al比例比Y型分子篩的比例稍微更高，同時表現較好的熱穩定性，而且其孔道拓撲結構（SBT、SBS）顯示具有較高的體積，在催化轉化反應中具有較高前景。作者考察600 ℃中柴油烴類裂解反應，說明其具有催化前景。目前大多數的分子篩通過將SiO2、Al2O3溶解在堿性溶液中，隨后通過無機陽離子/有機分子輔助形成特定結構分子篩，同時比配由于引入Al原子導致的電荷不匹配。對于作為催化劑而言，當Si/Al比例提高，分子篩對反應的高溫環境容忍性更高。PST-32、PST-2的合成在價格上具有競爭力。因為作者通過混合無機陽離子、價格較低結構簡單有機導向分子模板配合，進行PST-32、PST-2合成。通過混合無機陽離子法合成PST-32，Na+、Cs+作為混合無機陽離子，N,N′-二甲基-1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷作為有機導向劑分子（Me2-DABCO），合成了PST-32，組成分析結果顯示PST-32的組成為 |Na15.6Cs11.3(Me2-DABCO)2.9(OH)3.6(H2O)101.5|[Al29Si115O288]；通過電荷密度失配法合成PST-2。圖2. (A) PST-32 (B) PST-2分子篩吡啶吸附紅外表征測試酸性 (C) 柴油裂解催化制備乙烯和丙烯活性對比（PST-32、PST-2、H-Y、H-β）作者考察了本文合成的分子篩與經典分子篩H-β (Si/Al=12.5)、H-Y的柴油裂解催化性能，對分子篩的擇形催化反應效果進行研究，結果顯示當控制裂解反應轉化率保持在37~45 %，PST-32具有最好的輕質烯烴（乙烯、丙烯）產率，達到21 %，PST-2的輕質烯烴產率為18 %，明顯比H-β、H-Y的產率更高（13 %）；同時PST-32的丙烯/乙烯比例（0.7）比其他三種的丙烯/乙烯比例（1.1~1.2）更低。此外，PST-32的催化穩定性也更好，在保持48 h-1高空速催化反應時，在100 min過程中輕質烯烴的產率未見明顯降低。【1】Hwajun Lee, Jiho Shin, Suk Bong Hong et al. Synthesis of thermally stable SBT and SBS/SBT intergrowth zeolites, Science 2021, 373 (6550), 104-107DOI: 10.1126/science.abi7208https://science.sciencemag.org/content/373/6550/104【2】Dan Xie, New insight from an old concept for zeolites, Science 2021, 373 (6550), 28DOI: 10.1126/science.abj1834https://science.sciencemag.org/content/373/6550/28
