中科院青岛能源所成功合成新型介孔沸石分子筛,有望用于重油裂解化工生产
据“中国科学院青岛能源所”官方微信公众号文章披露,中国科学院青岛生物能源与过程研究所最新成功合成了目前已知首个经全合成功方法制备、结构稳定的本征介孔硅铝酸盐沸石分子筛 ZMQ-1,并已在国际权威期刊Nature上发表相关研究成果。
沸石分子筛是一类微孔结晶材料,广泛应用于化工、能源和环保等领域。传统沸石分子筛微孔尺寸小于2nm,这一特性既实现了客体分子的选择性催化和吸附分离,同时也在一定程度上限制了其处理较大分子的能力。
具有尺寸均一的介孔(IT之家注:2~50nm)或大孔(大于50nm)及良好结构稳定性的沸石分子筛被视为大分子工业生产的理想材料,也是科学家们心目中的“圣杯”。然而,过去的合成结果未能在多个方面达到理想水平。
该研究团队由青岛能源所Valentin Valtchev研究员和卢鹏副研究员领导,成功合成了ZMQ-1沸石分子筛。该分子筛具有高度的热稳定性和水热稳定性,并且拥有可调节的硅铝比例,有望应用于化工领域的大分子处理和扩散受限过程。
在ZMQ-1的合成过程中,研究团队采用了双季磷阳离子作为有机结构引导剂和模板剂,通过结构引导和空间填充的双重作用,首次成功实现了本征介孔与微孔在原子层面的完美衔接。
这种分子筛拥有由28×10×10环构成的三维孔道系统,其中 28元环的尺寸达22.32×11.84 Å,这个尺寸已经达到介孔级别。
ZMQ-1分子筛含有丰富的中强B酸位点。在重油催化裂解反应中,与商业沸石分子筛催化剂相比,含磷ZMQ-1沸石分子筛展现出更高的轻质燃料(汽油和柴油)选择性,且产生的焦炭、液化石油气和干气等副产品更少。
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