北京低碳清洁能源研究院在分子筛择形催化领域研究取得突破进展

日前，学术期刊Nature Communications在线刊登了题为《最大化利用ZSM-5之字形孔道提高对二甲苯选择性》的研究论文。该研究发现了孪生晶体结构及其具备的之字形孔道对分子筛择形催化能力的提升作用，首创了非改性条件下分子筛酸中心与孔道定向调控方法，开辟了分子筛功能化设计与合成新路线。该研究将对分子筛在工业催化领域的应用，特别是择形催化反应如烷基化、歧化与芳构化等反应起到十分积极的作用，有助于大幅提升产品选择性。以文中针对的甲苯甲醇烷基化制对二甲苯反应为例，孪晶分子筛突破了该反应的活性和选择性兼顾难题，获得了优异的催化效果。

低碳院开发的此项技术巧妙地利用了分子筛合成中常见的孪生结构，使用该结构上择形能力优异的孔道对分子筛上择形能力较弱的孔道进行大范围替代;与此同时将分子筛催化中心由外表面调整至内部。在适宜的择形孔道与催化中心共同作用下，所得分子筛在甲苯甲醇烷基化反应中经过一步反应就可得到纯度高达99.3%的对二甲苯，同时保证了催化剂的活性。研究成果的实施有望大幅度降低目前对二甲苯分离能耗及原料消耗，有效避免改性剂使用所导致的寿命及活性问题，一举跨越了工业化过程中的诸多障碍，极大推动对二甲苯生产技术革新。目前，此项技术已经进入工业放大阶段，有望借助国家能源集团的煤直接液化油和煤焦油产品实现低成本对二甲苯的高效生产，促进煤制化学品的产业链延伸，推动煤炭清洁高效转化的发展。