研究人員奠定了指導丙烯合成中理想催化劑設計的原則
一組研究人員描述了甲醇轉(zhuǎn)化為丙烯的理想催化劑最重要的特性,這是制造塑料,纖維和重要化學品所需的過程。
沸石 - 硅酸鋁的多孔化合物 - 長期以來一直被用作該反應的催化劑。特別是,某種稱為ZSM-5的拓撲結(jié)構(gòu)顯示出巨大的希望。
該團隊由沙特阿拉伯KAUST和荷蘭TUDelft的研究人員領導,旨在確定哪些參數(shù)對催化活性影響最大,為催化劑設計提供合理和系統(tǒng)的基礎。
為此,他們合成了一系列改性ZSM-5催化劑,通過在合成過程中改變鋁與硅的比例,或通過去除金屬離子改變合成后的催化劑,或通過摻入堿土金屬。
理由是改變催化劑中酸性位點的分布和組成。
Zeolites中存在兩種酸性位點; 布朗斯臺德酸位點(質(zhì)子供體)和路易斯酸位點(電子對受體)。還原鋁或堿土金屬的摻入通常中和布朗斯臺德酸位點的酸度。
該團隊證明了布朗斯臺德酸位點分離的效率,其中涉及防止導致不需要的產(chǎn)物的二次反應,并在Nature Chemistry 1中公布其結(jié)果。更重要的是,他們表明路易斯酸位點的存在通過使它們更耐焦化(一種用于石油精煉的熱處理)而增加了催化劑的壽命。
“我們對Brondsted和Lewis酸位的協(xié)同作用結(jié)果將有助于設計更有效的沸石催化劑的化石燃料,甚至轉(zhuǎn)化CO 2成有價值的化學品,”豪爾赫·加斯孔,在KAUST的催化中心的教授和主要研究者說該項目。
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