Ce改性USY分子筛对CVOCs催化降解性能的影响

王一言，李志明，周仁贤

(浙江大学 催化所，浙江省应用化学重点实验室，浙江 杭州 310028)

含氯挥发性有机物(chlorinated volatile organic compounds，CVOCs)是挥发性有机物中的一类，拥有较好的溶解性及反应惰性，被广泛应用于石油化工、涂料和医药等行业[1-2]。然而，正是由于CVOCs的上述特性，导致该类污染物难于生物降解且易在生物体内累积。同时，CVOCs往往伴随着高毒性，具有很强的致癌、致畸和致突变能力，对人类健康和生态环境危害极大[3-4]。如何高效处理该类有机废气得到研究人员广泛关注。

在众多治理技术中，催化燃烧法因具有起燃温度低、能耗小、成本低等优点，成为近年来研究的热点之一，而高性能催化剂的开发是催化氧化降解技术的核心[5-8]。许多研究表明，催化剂表面的酸性中心可以促进含氯有机物分子的吸附和活化脱氯，而催化剂表面的氧化中心有利于反应中间物进一步的深度氧化[9-11]。在各类CVOCs催化氧化降解催化剂中，分子筛是一种孔结构丰富的固体酸材料，其在拥有丰富酸性中心的同时，还具有优异的吸附能力。但分子筛材料的氧化性较弱，不利于CVOCs深度氧化；其在降解过程中会产生大量的有机副产物和CO；还非常容易因其强酸性而积炭失活。上述缺陷很大程度上限制了纯分子筛催化剂在CVOCs催化降解领域的应用[9-10]。

Wang等制备了Ce-Pt/USY分子筛，发现CeO2的加入使催化剂产生了额外的酸性位点，大大增加了催化剂的吸附性以及催化反应的选择性[12]。本课题组前期研究也发现CeO2在USY分子筛表面高度分散，具有较高的氧流动性，在USY分子筛中适量掺杂CeO2或其复合氧化物，可以在保持催化剂表面丰富酸性中心的同时，显著提高催化剂表面氧化中心的数量[13-14]。但CeO2和USY分子筛之间的构效关系以及它们之间的催化协同作用机制还有待探索。

基于此，本研究采用液相离子交换法制备了一系列不同Ce掺杂量的Ce-USY催化剂，选择CVOCs中常见且具有高毒性的1,2-二氯乙烷(DCE)作为研究对象，通过XRD、H2-TPR、NH3-TPD和吡啶红外吸附等表征手段，深入研究了催化剂的结构、氧化中心和酸性中心对催化剂DCE催化降解性能的影响。此外，还考虑了实际工况反应气氛中水或苯对所制备催化剂DCE催化降解性能的影响。

1 材料与方法

1.1 催化剂的制备

采用液相离子交换法制备不同Ce掺杂量的Ce-USY催化剂。具体操作如下：将0.25 g的CeCl3·7H2O溶于20 mL去离子水中，溶解后在恒定搅拌速率下加入1.72 g NH4USY分子筛，80 ℃下加热搅拌使其反应3 h，冷却至室温，离心，用去离子水洗涤4次。洗涤后样品放入60 ℃烘箱干燥12 h，然后在空气中550 ℃焙烧2 h。在此基础上，通过改变CeCl3·7H2O的投料量制得一系列Ce含量不同的yCe-USY-ex(y代表Ce的质量分数)催化剂。经ICP测定，将制得的催化剂分别命名为1.1 Ce-USY-ex、2.1 Ce-USY-ex、4.0 Ce-USY-ex和4.1 Ce-USY-ex。

作为对照，分别制备了单组分的CeO2和HUSY催化剂。CeO2的制备步骤如下：将一定量的硝酸亚铈溶入去离子水，向上述混合溶液中逐滴滴加1.0 mol/L的NH4OH，控制终点的pH值为10。室温下陈化12 h，然后用去离子水洗涤至中性。放入60 ℃烘箱干燥12 h，空气中550 ℃焙烧2 h，制得CeO2催化剂。

HUSY的制备通过直接在空气中550 ℃焙烧NH4USY获得。

1.2 催化剂的催化降解性能评价

1.2.1 催化剂活性评价

催化剂活性评价在自制的微型固定床石英反应器上进行。称取0.3 g催化剂(40～60目)装填在石英反应器中部，反应时通入反应气(CVOCs+空气，～4 048 mg/m3)，空速为15 000 h-1。采用GC-1690气相色谱仪在线检测，色谱工作条件如下：汽化室温度150 ℃，柱温100 ℃，填充相为OV-101，检测器为FID。样品的催化活性采用T90%、Tmax和Cmax值进行表示，其中，T90%代表DCE转化率达到90%时的对应温度；Tmax代表DCE降解过程中副产物达到最高浓度时的对应温度；Cmax代表DCE降解过程中副产物所达到的最高浓度。

1.2.2 尾气中HCl和Cl2的测定

在CVOCs完全转化时，用NaOH溶液(0.012 5 mol/L)在反应器出口处吸收尾气。吸收液中的HCl浓度通过Cl离子选择电极进行测定，Cl2浓度通过化学滴定法进行测定，选择N,N-二乙基对苯二胺硫酸盐(DPD)为指示剂。尾气中HCl的选择性标记为SHCl，SHCl=[HCl]/([HCl]+[Cl2])。

1.3 催化剂的表征

1.3.1 X-射线衍射(XRD)

采用Bruker D8 Advance型X射线衍射仪(Bruker Co., 德国)测定催化剂的物相结构。测试条件为：Cu Kα靶，管电压40 kV，管电流40 mA，扫描范围3°～130°(2θ)，步长0.02°，扫描速率2.5(°)/min。采用Jade软件对实验结果进行Rietveld精修，结合Diamond软件模拟确定Ce的锚定位置。

1.3.2 等离子体发射光谱(ICP)

采用NexION300X 型液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪测定催化剂中各金属元素的含量。测试前样品先利用全酸溶液(HCl+HNO3+HF+HClO4)溶解，经稀释后进行测试。

1.3.3 H2程序升温还原(H2-TPR)

称取100 mg样品(40～60目)置于U型石英反应管中，在N2气氛中400 ℃预处理0.5 h，冷却至50 ℃后将气氛切换为5%H2/Ar 混合气(40 mL/min)，待基线稳定后程序升温至700 ℃，升温速率为10 ℃/min。通过热导池(TCD)进行检测。

1.3.4 NH3程序升温脱附(NH3-TPD)

称取100 mg样品(40～60目)置于U型石英反应管中，在N2气氛中400 ℃预处理0.5 h，冷却至100 ℃后切换为20%NH3/N2气氛(30 mL/min)，待NH3吸脱附达到平衡后切换为N2气氛(30 mL/min)，色谱基线稳定后以10 ℃/min的升温速率从100 ℃升温至600 ℃。通过热导池(TCD)进行检测。

1.3.5 吡啶红外吸附(Py-IR)

采用VERTEX 70型傅里叶变换红外光谱仪测定催化剂酸性中心的性质。将一定量的催化剂进行压片，放入样品池中，在真空条件下300 ℃预处理2 h。冷却到室温，采集背景。室温条件下吸附吡啶的饱和蒸汽30 min，然后真空脱附15 min。分别在室温、100 ℃、200 ℃和300 ℃条件下记录相应的谱图，所有谱图为吸收谱，数据经过自动基线校正处理。

1.3.6 热重-质谱联用(TG-MS)

经耐久性实验后的催化剂，其表面累积物种的成分和含量采用TGA 7型热重分析仪(Perkin Elmer Inc., USA)和质谱仪(HIDEN QIC-20)联用进行测定。称取10 mg样品置于热重分析仪的样品室中，先在N2气氛(10 mL/min)中120 ℃预处理2 h，然后切换为20%O2/Ar气氛(10 mL/min)，以10 ℃/min的升温速率升温至700 ℃。尾气的组成利用质谱仪进行在线分析。

2 结果与讨论

2.1 Ce-USY-ex催化剂的DCE催化降解性能

2.1.1 Ce-USY-ex催化剂上DCE的催化降解活性

图1给出了HUSY、CeO2以及不同Ce掺杂量的Ce-USY-ex催化剂上的DCE转化率曲线。从图1可以看出，与单组分的HUSY和CeO2催化剂相比，Ce-USY-ex催化剂对DCE的催化降解能力明显提高，且DCE催化降解能力随着Ce掺杂量的增加而增强。根据T90%值，各催化剂对DCE的催化降解活性由大到小依次为：4.1 Ce-USY-ex、4.0 Ce-USY-ex、2.1 Ce-USY-ex、1.1 Ce-USY-ex、HUSY、CeO2。

图1 Ce-USY-ex催化剂上的DCE转化率曲线Fig.1 The light-off curves for DCE degradation over Ce-USY-ex catalysts

图2给出了HUSY、CeO2和Ce-USY-ex催化剂DCE的催化降解中间产物或副产物质量浓度与温度的关系曲线。结果表明：由于纯CeO2的表面酸性较弱而氧化性较强，几乎没有中间物CH3Cl产生，且C2H3Cl的生成量也较低，但有较多含氧中间物CH3CHO和CH3COOH生成。纯HUSY分子筛表面主要存在酸中心，因此生成有较多的裂解或脱氯中间物CH3Cl和C2H3Cl。与HUSY分子筛相比，随着Ce掺杂量的增加，Ce-USY-ex催化剂生成中间物CH3Cl和C2H3Cl的Tmax值均明显降低，同时C2H3Cl的Cmax值也逐渐降低。此外，Ce-USY-ex催化剂还产生了一定量的含氧有机物CH3CHO和CH3COOH，其Cmax值随Ce交换量的增加而增加，说明CeO2掺杂增强了催化剂的氧化能力。与纯CeO2相比，Ce-USY-ex催化剂生成中间物C2H3Cl的Tmax值也明显降低，且在较低温度下就有较多CH3CHO和CH3COOH产生。这些结果说明Ce-USY催化剂孔道中的CeO2和USY分子筛之间确实存在明显的催化协同作用，促进了DCE的脱氯降解或裂解转化。由图2e和2f可知，纯CeO2上有少量C2HCl3和C2Cl4生成，而Ce-USY-ex与纯HUSY分子筛上均没有产生这些多氯副产物，表明CeO2和USY分子筛的催化协同作用抑制了Ce-USY催化剂上多氯副产物的产生。

图2 Ce-USY-ex催化剂上DCE的催化降解副产物质量浓度-温度关系曲线Fig.2 The concentration-temperature relationship of by-products for DCE degradation over Ce-USY-ex catalysts

2.1.2 反应气氛中水或苯对催化剂DCE催化降解性能的影响

在实际工业生产中，工业废气除了CVOCs以外，还有水蒸气和其他挥发性有机物，这些气体可能会对催化剂的催化性能产生较大影响，因此本研究在模拟工业实际反应的条件下对催化剂的催化降解性能进行评价。图3给出了在水体积分数为5%或苯质量浓度为1 598 mg/m3的反应条件下，HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂上的DCE转化率曲线。在水存在的反应条件下，HUSY催化剂对DCE的降解活性有小幅度提升，这可能是由于水的存在促进了分子筛表面Cl物种和C物种的脱除[15-16]。在苯存在的反应条件下，HUSY催化剂对DCE的降解活性同样出现了小幅度提升，这可能是由于非含氯烃化合物在参与CVOCs氧化时，促进了催化剂表面的Cl物种脱除，从而使活性位点重新活化[17-18]；也有可能是苯在催化氧化过程中放热提高了催化床内的温度。相比于HUSY催化剂，4.0 Ce-USY-ex催化剂的DCE降解却受到明显抑制，尤其是在水存在的条件下，其活性下降更为明显，说明水和苯均会在4.0 Ce-USY-ex催化剂上与DCE发生强烈的竞争吸附，且水更容易吸附在Ce-USY-ex催化剂的活性位点上，该研究结果与之前报道的结论相吻合[18-19]。此外，与HUSY相比，4.0 Ce-USY-ex催化剂对苯也有较高的催化降解活性，少量的Ce掺杂明显提高了HUSY分子筛的氧化活性，其T90%为420 ℃。

图3 水体积分数5%或苯质量浓度1 598 mg/m3 反应条件下，HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂上 DCE催化降解的转化率曲线Fig.3 The light-off curves for DCE degradation over HUSY and 4.0 Ce-USY-ex catalysts under the presence of H2O (5.0%) or C6H6 (1 598 mg/m3)

图4给出了在水体积分数为5%或苯质量浓度为1 598 mg/m3的反应条件下，HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂DCE的催化降解中间产物CH3Cl和C2H3Cl的浓度与温度关系曲线。由图可知，在水存在的条件下，C2H3Cl是HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂上的唯一中间产物，且Cmax值明显减小。这是由于水的存在有利于HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂表面Cl物种的脱除及酸性中心的恢复，有助于中间产物C2H3Cl的质子化及进一步氧化分解[20-22]。在苯存在的条件下，HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂中间产物CH3Cl和C2H3Cl的Cmax值明显增加，这是由于苯和DCE在催化剂上发生了竞争吸附，抑制了CH3Cl和C2H3Cl的进一步氧化降解[22]。但无论反应体系中水或苯是否存在，与纯HUSY分子筛相比，4.0 Ce-USY-ex催化剂中间产物CH3Cl和C2H3Cl的Tmax值和Cmax值均明显下降。

图4 水体积分数5%或苯质量浓度1 598 mg/m3反应条件下，HUSY和 4.0 Ce-USY-ex催化剂上DCE的催化降解副产物浓度-温度关系曲线Fig.4 The concentration-temperature relationship of by-products for DCE degradation over HUSY and 4.0 Ce-USY-ex catalysts under the presence of H2O (5.0%) or C6H6 (1 598 mg/m3)

除活性外，稳定性同样是催化剂性能的重要评价指标。本研究在水体积分数为5%或苯质量浓度为1 598 mg/m3的反应条件下，测试了HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂DCE催化降解的稳定性。如图5所示，HUSY与4.0 Ce-USY-ex催化剂的催化降解活性在10 h的连续反应过程中均有所下降，下降幅度分别为23.6%和13.0%。在有水存在的条件下，尽管开始反应时4.0 Ce-USY-ex的催化活性有所下降，但反应2 h后基本稳定，其稳定性明显高于HUSY，这可能与水的存在有利于去除USY分子筛表面吸附的Cl物种有关[16]。苯的存在对HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂DCE的催化降解均有一定影响，尤其是4.0 Ce-USY-ex催化剂在苯存在的情况下DCE转化率经10 h连续反应后降低了32.0%， 这与图3中的结果一致， 造成该结果的原因可能与4.0 Ce-USY-ex催化剂表面苯和DCE的竞争性吸附以及表面积炭有关

图5 水体积分数5%或苯质量浓度1 598 mg/m3 反应条件下，HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂的稳定性Fig.5 Durability of HUSY and 4.0 Ce-USY-ex catalysts under the presence of H2O(5.0%) or C6H6 (1 598 mg/m3)

。

为了进一步探索催化剂在连续反应中失活的原因，本研究对稳定性实验后的各催化剂进行了TG-MS表征。如图6所示，在120～350 ℃的温度范围内，HUSY和4.0 Ce-USY-ex的质量损失质量分数分别约为3.1%和3.6%，这主要归因于吸附H2O的脱除。而在350～650 ℃的温度范围内，HUSY和4.0 Ce-USY-ex的质量损失质量分数分别约为1.9%和3.6%，并在尾气中检测到了明显的CO和CO2信号峰，这是由催化剂表面积炭物种被氧化造成的。在苯存在的反应条件下，HUSY和4.0 Ce-USY-ex在350～650 ℃温度区间内的失重质量分数分别为1.6%和4.7%，表明4.0 Ce-USY-ex催化剂的积炭更严重，其催化活性下降也更明显。据文献报道，这种积炭是含氯中间产物C2H3Cl在催化剂表面的强酸中心上聚合形成的[21, 23-24]，这从侧面说明了4.0 Ce-USY-ex催化剂可能产生了更多的强存在的反应条件下，HUSY和4.0 Ce-USY-ex对应温度区间的CO和CO2信号波动明显平缓，失重质量分数显著下降，分别为1.0%和1.6%。这一现象表明除了有利于去除催化剂表面吸附的Cl物种外，水的存在还会抑制催化剂表面的积炭产生，这也是催化剂具有良好稳定性的主要原因[25-26]。

图6 稳定性实验后各催化剂的TG-MS表征结果Fig.6 TG-MS profiles of catalysts after durability test

2.2 Ce-USY-ex催化剂的表征结果分析

2.2.1 Ce-USY-ex催化剂的结构性质

各Ce-USY-ex催化剂的XRD谱图如图7所示。与单组分HUSY分子筛相比，各Ce-USY-ex催化剂上均出现了对应强度的HUSY分子筛特征衍射峰，说明通过离子交换法掺杂Ce并没有破坏分子筛的结构。随着Ce交换量的增加，Ce-USY-ex催化剂上并没有出现CeO2的衍射峰(2θ=28.5°、33.2°、47.5°和56.3°)[11, 21, 27-28]，说明CeO2高度分散在USY分子筛孔道内，这有利于促进CeO2与USY分子筛之间的相互作用，提高Ce-USY-ex催化剂对DCE的催化降解性能。

图7 Ce-USY-ex催化剂的XRD谱图Fig.7 XRD patterns of Ce-USY-ex catalysts

根据文献报道，进行离子交换后，稀土离子首先进入分子筛的超笼，焙烧后最终迁移至方钠石笼(SOD笼)的SI′位[29]。在本课题组前期工作中，对HUSY和4.0 Ce-USY-ex催化剂的XRD结果进行了Rietveld精修分析，总结了催化剂中各原子的位置和占位数等数据，并拟合得到了HUSY和4.0Ce-USY-ex催化剂的结构图，发现4.0 Ce-USY-ex催化剂中的Ce取代了USY分子筛中的非骨架Al，锚定在方钠石笼中靠近六棱柱笼的SI′位置[15]。

2.2.2 Ce-USY-ex催化剂的表面酸性质

已有研究表明催化剂的表面酸性质对CVOCs的降解具有重要作用。对于DCE来说，催化剂中的酸性位点可以在低温下对其进行有效吸附，并随着反应温度的升高脱氯生成HCl和C2H3Cl，随后进一步被活性氧物种氧化为CH3CHO、CH3COOH和COx等其他中间产物[18-19, 30]。

本研究中NH3-TPD表征结果表明(图8)：CeO2催化剂仅在低于150 ℃处出现了1个很弱的NH3脱附峰，说明CeO2只有少量弱酸中心；而Ce-USY-ex催化剂上出现了较强的NH3脱附峰，其中α峰(300 ℃以下)归属于弱酸中心，β峰(300～500 ℃)归属于强酸中心。随着Ce交换量的不断增加，Ce-USY-ex催化剂上α峰的峰顶温度逐渐往高偏移，说明Ce掺杂可以增加催化剂上弱酸中心的强度。同时，与纯HUSY分子筛相比，Ce-USY-ex催化剂上出现的β峰均明显增大，且峰面积随着Ce交换量的增加而增大，这说明Ce交换后产生了强酸中心，强酸中心的数量随着Ce交换量的增加而增多。

图8 Ce-USY-ex催化剂的NH3-TPD谱图Fig.8 NH3-TPD profiles of Ce-USY-ex catalysts

吡啶吸附红外技术的研究结果进一步肯定了上述结论。如图9所示，HUSY和Ce-USY-ex催化剂上均出现了吡啶的红外特征吸附峰，其中：1 445 cm-1和1 596 cm-1处吸附峰与吡啶和硅醇羟基的相互作用有关，1 623 cm-1、1 455 cm-1和1 575 cm-1处吸附峰归属于弱Lewis酸位上的吡啶吸附，1 546 cm-1和1 639 cm-1处吸附峰归属于Brφnsted酸位上的吡啶吸附，而1 492 cm-1处吸附峰归属于Lewis酸和Brκφnsted酸有关的吡啶吸附[31]。据文献报道，通常选择1 545 cm-1和1 455 cm-1处吸附峰分别用来表示Brφnsted酸和Lewis酸位上的吡啶特征吸附[32-33]。纯CeO2上没有明显的吡啶吸附特征峰，说明CeO2的酸性很弱。与纯HUSY分子筛相比，随着Ce交换量的增加，Ce-USY-ex催化剂的硅醇羟基特征谱带(1 445 cm-1和1 596 cm-1)强度明显减小，但Lewis酸特征谱带(1 455 cm-1)和Brφnsted酸特征谱带(1 545 cm-1)强度逐渐增强。这可能是由于Ce的掺杂产生了非骨架铝和缺陷位铝，形成了部分Lewis酸中心；而Ce离子的极化水解，生成了超笼中的硅铝桥羟基以及与Ce直接相连的羟基结构，增加了催化剂上Brφnsted酸中心的数量[34-36]。因此，随着Ce交换量的增加，Ce-USY-ex催化剂的强Lewis酸和Brφnsted酸中心数量增多，提高了催化剂对DCE的吸附和脱氯降解性能，同时促进了中间产物C2H3Cl的进一步裂解转化。该结果与本研究中前述活性评价的结果一致。

图9 Ce-USY-ex催化剂的吡啶吸附红外谱图Fig.9 FT-IR spectra of pyridine adsorbed on Ce-USY-ex catalysts

2.2.3 Ce-USY-ex催化剂的氧化还原性能

图10是Ce-USY-ex催化剂的H2-TPR谱图。从图中可以看出，纯CeO2出现了3个还原峰，其中，600 ℃以下的2个还原峰归属于CeO2表面和次表面氧的还原峰，600 ℃以上的还原峰归属于CeO2体相氧的还原峰[37]。HUSY没有出现还原峰。各Ce-USY-ex催化剂在495 ℃左右都出现了1个CeO2表面和次表面氧的还原峰[38]，且峰信号强度随着Ce掺杂量的增加而增大。

表1列出了各催化剂的还原峰耗氢量、T90%值以及DCE降解副产物的Cmax值。可以看出，4.1 Ce-USY-ex和4.0 Ce-USY-ex催化剂的还原耗氢量最大，明显高于纯CeO2的还原耗氢量，这与CeO2颗粒在USY孔道内高度分散有关。一方面，小颗粒的CeO2存在更多可还原的表面和次表面氧；另一方面，高度分散的CeO2与USY分子筛有更强的相互作用，可以促进活性氧物种的流动性[15]。各催化剂的耗氢量由大到小为：4.1 Ce-USY-ex、4.0 Ce-USY-ex、2.1 Ce-USY-ex、CeO2、1.1 Ce-USY-ex、HUSY。该顺序与各催化剂对DCE的催化降解活性顺序基本一致，进一步表明随着Ce掺杂量的增加，Ce-USY-ex催化剂表面的活性氧物种逐渐增多，更有利于DCE的深度氧化降解，也解释了副产物减少以及生成CO2选择性提高的原因。

图10 Ce-USY-ex催化剂的H2-TPR谱图Fig.10 H2-TPR profiles of Ce-USY-ex catalysts

表1 Ce-USY-ex催化剂上还原峰的耗氢量、T90%值和DCE降解副产物的Cmax值Tab.1 The hydrogen consumption, T90% and Cmax of all by-products for DCE catalytic degradation over Ce-USY-ex catalysts

3 结语

采用液相离子交换法制备了不同Ce掺杂量的Ce-USY催化剂，并研究了其在不同反应气氛(水或苯)中催化降解DCE的活性及稳定性。通过XRD、NH3-TPD、吡啶红外吸附和H2-TPR等方法对制备催化剂的物化性质进行表征，分析了催化剂的结构、酸性中心和氧化中心对催化剂催化性能的影响。研究发现：Ce-USY-ex催化剂对DCE的催化降解性能随着Ce掺杂量的增加而提高，USY分子筛的Ce饱和交换质量分数在4.0%左右。Ce-USY-ex催化剂中的Ce取代了USY分子筛中的非骨架Al，锚定在方钠石笼中靠近六棱柱笼的SI′位置，高度分散。Ce交换产生了强酸中心以及活性氧物种，并且数量随着交换量的增加而增多。丰富的酸性中心可以促进DCE低温下吸附、高温下脱氯及副产物裂解转化。高流动性的活性氧物种则使中间产物进一步深度氧化，减少了副产物生成，提高了CO2选择性。反应体系中有水或苯存在时，HUSY分子筛对DCE的催化降解性能有一定程度的提高，而4.0 Ce-USY-ex催化剂的催化活性明显下降，尤其是在水存在的条件下，这与水或苯在催化剂活性位点上的竞争吸附有关。稳定性实验表明水的存在可除去HUSY分子筛表面吸附的Cl物种，同时抑制表面积炭产生，从而有利于催化剂稳定性的提高；而苯存在时，Ce-USY-ex催化剂表面存在更多的强Lewis酸和Brφnsted酸中心，更容易发生积炭而失活。