近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所低碳催化與工程研究部研究員田鵬、中國(guó)工程院院士劉中民團(tuán)隊(duì)在沸石分子篩合成研究方面取得新進(jìn)展，通過(guò)發(fā)展合成新策略，首次合成硅鋁比（SiO2/Al2O3）高達(dá)15.6的高硅Y沸石分子篩。
流化催化裂化（FCC）和加氫裂化是目前石油煉制工業(yè)中重要的原油二次加工過(guò)程，也是重油輕質(zhì)化的核心工藝。具有FAU拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高硅Y沸石是當(dāng)前工業(yè)裂化催化劑的主要活性組分，其工業(yè)消耗量居全球固體催化劑首位。常規(guī)合成Y沸石固有的低硅骨架特性以及由此導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性，成為材料直接應(yīng)用的主要瓶頸。工業(yè)實(shí)踐和基礎(chǔ)研究均表明，提高Y沸石骨架硅鋁比是改善酸性質(zhì)、提高穩(wěn)定性、進(jìn)而提升催化劑反應(yīng)性能的最佳途徑。目前工業(yè)廣泛使用的高硅Y沸石主要通過(guò)對(duì)常規(guī)合成的Y沸石進(jìn)行后處理獲得，不僅操作復(fù)雜，耗能費(fèi)時(shí)，晶體表面和內(nèi)部也會(huì)存在脫鋁梯度，造成酸中心分布不均。與之相比，直接合成的高硅Y沸石結(jié)構(gòu)完美，鋁分布均勻，是理想的催化材料，也是工業(yè)界和科研人員一直追求的目標(biāo)。然而，過(guò)去60年來(lái)，Y沸石的骨架硅鋁比始終難以突破5至9的限制，高硅Ｙ沸石的直接合成一直是分子篩合成領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)。
該項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)提出高硅Y沸石的合成新策略（NOA-co策略），在高分散的FAU晶核溶液、較大體積的有機(jī)模板劑、低堿度的合成凝膠三者協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)了其直接合成?；贜OA-co策略，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)多種高效合成高硅Y沸石的有機(jī)模板劑，并對(duì)晶化機(jī)理進(jìn)行了探討。
NOA-co策略
NOA-co策略合成的高硅Y沸石的粒徑尺寸為100至250 nm，具有高的結(jié)晶度、優(yōu)異的熱/水熱穩(wěn)定性。與后處理法所得的高硅Y沸石相比，NOA-co策略直接合成的材料具有更多的強(qiáng)酸中心，且酸中心分布相對(duì)均勻，在大分子原料的裂化反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。該策略的提出為高硅沸石的合成提供了研究新思路。
晶化機(jī)理示意圖
相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Adv. Mater.）上。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目、大連化物所自主部署基金項(xiàng)目的資助。
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