北京低碳清潔能源研究院在分子篩擇形催化領域研究取得突破進展

日前，學術期刊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。該研究發現了孿生晶體結構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，首創了非改性條件下分子篩酸中心與孔道定向調控方法，開辟了分子篩功能化設計與合成新路線。該研究將對分子篩在工業催化領域的應用，特別是擇形催化反應如烷基化、歧化與芳構化等反應起到十分積極的作用，有助于大幅提升產品選擇性。以文中針對的甲苯甲醇烷基化制對二甲苯反應為例，孿晶分子篩突破了該反應的活性和選擇性兼顧難題，獲得了優異的催化效果。

低碳院開發的此項技術巧妙地利用了分子篩合成中常見的孿生結構，使用該結構上擇形能力優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整至內部。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中經過一步反應就可得到純度高達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致的壽命及活性問題，一舉跨越了工業化過程中的諸多障礙，極大推動對二甲苯生產技術革新。目前，此項技術已經進入工業放大階段，有望借助國家能源集團的煤直接液化油和煤焦油產品實現低成本對二甲苯的高效生產，促進煤制化學品的產業鏈延伸，推動煤炭清潔高效轉化的發展。