多級孔分子篩制備方法研究進展

沈 宇，李明豐，朱強強，褚 陽

（中石化石油化工科學研究院有限公司，北京 100083）

分子篩是一類具有規則微孔結構的晶態硅鋁酸鹽材料，基本結構單元通常由鋁氧四面體與硅氧四面體按照一定的規律組合而成。其中鋁氧四面體的鋁元素只有3個孤對電子的特性使得四面體中有一個氧原子的負電荷無法被中和而帶負電，可由鈉離子、氫離子等提供正電荷保持電荷平衡。憑借上述獨特的晶體結構，分子篩具有可控的比表面積，優異的形狀選擇性、水熱穩定性和較強的酸性以及吸附性能，在石油化工、精細化工以及環保等領域有著廣泛的應用。由于分子篩晶體結構的存在，其孔道尺寸一般只限于0．3～1．5 nm的微孔尺度，導致分子的擴散效率不高，對易受擴散限制的催化反應體系適用性不強，當反應產物無法快速擴散出晶體內孔道時，可能會促進副反應的發生，甚至導致積炭造成催化劑失活。

因此，分子篩催化劑的研究熱點之一是如何緩解微孔擴散阻力對傳質的不利影響。縮短擴散路徑可以有效提高分子篩的擴散效率，常用方法包括減小晶粒尺寸、在分子篩晶體中引入空心或多級孔結構等。微孔分子篩中的晶內擴散是速率控制步驟，擴散速率遠低于分子擴散和努森擴散[1]，如圖1所示。在分子篩中引入多級孔結構，既能夠在一定程度上保留微孔提供的催化活性中心，也可以有效提高反應物分子在分子篩催化劑中的擴散效率，進而擴展分子篩催化劑的適用范圍。……