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  • SCM-36分子筛纳米片用于乙烯和2,5-二甲基呋喃转...
    马多征; 李相呈; 刘闯; Caroline Versluis; 叶迎春; 王振东; Eelco T.C.Vogt; Bert M.Weckhuysen; 杨为民

    催化学报, 2023, Letnik: 47, Številka: 4
    Journal Article

    分子筛是一类重要的结晶多孔材料,广泛应用于化学工业.开发新型分子筛特别是硅铝酸盐分子筛,一直是该领域的研究热点.分子筛的晶化过程一般需要结构导向剂的参与,包括碱(土)金属离子为代表的无机阳离子,有机胺或季铵盐为代表的有机物以及分子筛晶种.采用两种及以上结构导向剂的分子筛合成策略,具有调节分子筛骨架原子、晶体形貌和化学组成的作用,是开发新分子筛的有效手段.对二甲苯(PX)是合成对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的重要原料.PX主要来源于石油资源,开发基于生物质原料生产PX的技术有利于缓解日益严峻的环境和能源危机.本文采用两种有机结构导向剂,以四甲基氢氧化铵(TMAOH)为有机结构导向剂,同时向体系中加入十六烷基溴化吡啶(C16PyBr)或正辛基三甲基氯化铵(OTMAC),合成了一种新型铝硅酸盐分子筛,命名为SCM-36(Sinopec Composite Material No.36).SCM-36分子筛具有独特的X射线粉末衍射谱图(XRD)和纳米片状形貌.原位XRD结果表明,SCM-36分子筛在焙烧过程中由于晶胞收缩而导致衍射峰的偏移.扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜以及共聚焦荧光成像显微镜表征结果表明,分子筛为纳米片形貌,厚度为6.9–14.9 nm.N2和Ar物理吸附-脱附结果表明,SCM-36分子筛的BET表面积为355 m2/g,其具有0.59 nm和0.67 nm左右孔尺寸的微孔孔道.两种有机结构导向剂都进入了分子筛孔道,在焙烧时于不同的温度区间发生分解.原位CO傅里叶变换红外光谱结果表明,SCM-36的Br?nsted酸强度(?υ(CO?OH)=313 cm–1)与ZSM-5相当.采用原位紫外可见光吸收光谱监测4-甲氧基苯乙烯和4-氟苯乙烯的低聚探针反应过程,证实了SCM-36分子筛同时具有强酸和弱酸,且以弱酸为主的酸性质.在催化DMF和乙烯制备PX的反应中,SCM-36分子筛不仅表现出与传统分子筛(ZSM-5,Beta)相当的高转化率,而且表现出更高的PX选择性(93%).其较好的催化性能归因于该分子筛良好的扩散性能和适宜的酸性质.且SCM-36分子筛的稳定性较好,可重复使用.综上,利用双有机结构导向剂合成分子筛是开发新分子筛的有效策略,采用该策略合成的SCM-36纳米片分子筛具有潜在的应用价值.