北京低碳清潔能源研究院在分子篩擇形催化領(lǐng)域研究取得突破進展

日前，學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線刊登了題為《最大化利用ZSM-5之字形孔道提高對二甲苯選擇性》的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)了孿生晶體結(jié)構(gòu)及其具備的之字形孔道對分子篩擇形催化能力的提升作用，首創(chuàng)了非改性條件下分子篩酸中心與孔道定向調(diào)控方法，開辟了分子篩功能化設(shè)計與合成新路線。該研究將對分子篩在工業(yè)催化領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是擇形催化反應(yīng)如烷基化、歧化與芳構(gòu)化等反應(yīng)起到十分積極的作用，有助于大幅提升產(chǎn)品選擇性。以文中針對的甲苯甲醇烷基化制對二甲苯反應(yīng)為例，孿晶分子篩突破了該反應(yīng)的活性和選擇性兼顧難題，獲得了優(yōu)異的催化效果。

低碳院開發(fā)的此項技術(shù)巧妙地利用了分子篩合成中常見的孿生結(jié)構(gòu)，使用該結(jié)構(gòu)上擇形能力優(yōu)異的孔道對分子篩上擇形能力較弱的孔道進行大范圍替代;與此同時將分子篩催化中心由外表面調(diào)整至內(nèi)部。在適宜的擇形孔道與催化中心共同作用下，所得分子篩在甲苯甲醇烷基化反應(yīng)中經(jīng)過一步反應(yīng)就可得到純度高達99.3%的對二甲苯，同時保證了催化劑的活性。研究成果的實施有望大幅度降低目前對二甲苯分離能耗及原料消耗，有效避免改性劑使用所導(dǎo)致的壽命及活性問題，一舉跨越了工業(yè)化過程中的諸多障礙，極大推動對二甲苯生產(chǎn)技術(shù)革新。目前，此項技術(shù)已經(jīng)進入工業(yè)放大階段，有望借助國家能源集團的煤直接液化油和煤焦油產(chǎn)品實現(xiàn)低成本對二甲苯的高效生產(chǎn)，促進煤制化學(xué)品的產(chǎn)業(yè)鏈延伸，推動煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的發(fā)展。