對(duì)沸石催化劑進(jìn)行常規(guī)處理使催化劑具有優(yōu)異的暢通性和相互連接性。荷蘭、比利時(shí)和法國(guó)的研究人員指出，一系列常規(guī)化學(xué)處理方法能夠改變沸石的多孔結(jié)構(gòu)，使每個(gè)多孔晶體具有3個(gè)尺寸范圍。研究結(jié)果表明，這是一種在晶體中定制多孔結(jié)構(gòu)的方法，且能夠得到新型商業(yè)化晶體結(jié)構(gòu)。

沸石是一種多孔晶態(tài)鋁硅酸鹽，廣泛用于石油煉制和石油化學(xué)品合成領(lǐng)域。對(duì)于沸石而言，理想化學(xué)構(gòu)型的轉(zhuǎn)化通常由沸石內(nèi)部微孔處催化劑的位點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控。研究人員多年研究結(jié)果表明，多種方法定制的多孔結(jié)構(gòu)能夠提高催化劑的性能并拓寬其應(yīng)用。

沸石中短型內(nèi)部通道直徑僅有1nm，從而使大量反應(yīng)物難以到達(dá)晶體結(jié)構(gòu)中的催化熱點(diǎn)并使產(chǎn)物難與其分離，解決這一難題將是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

科學(xué)家通過(guò)制備介孔、晶體納米通道的沸石催化劑，提供更高速度的分子通道。沸石具有大量多孔網(wǎng)絡(luò)，這些多孔網(wǎng)絡(luò)通向晶體外部，并與晶體內(nèi)部的催化劑微孔相連，就像通向城市街道上開(kāi)通或關(guān)閉的高速公路。這種設(shè)計(jì)避免了分子結(jié)構(gòu)的瓶頸并提高了催化劑的活性。

這種多孔工程學(xué)只在僅有的幾例實(shí)驗(yàn)中獲得了成功，其建立在合成模板和后合成改性方法(Post—synthesis-modifi—cationMethods)的基礎(chǔ)上。很少有沸石類型具有二孔尺寸(Two—pore—size)合并現(xiàn)象。盡管理論預(yù)測(cè)說(shuō)這種分級(jí)孔結(jié)構(gòu)作為催化劑非常有效，但是直到現(xiàn)在，仍然沒(méi)有有關(guān)三尺寸或多尺寸范圍的多孔結(jié)構(gòu)沸石制備方法的報(bào)道。

荷蘭烏德勒支大學(xué)(UtrechtUniver-sity)的KrijndeJong和Jovanazeevi在AngewandteChemie中對(duì)該研究結(jié)果進(jìn)行了報(bào)道，他們開(kāi)發(fā)了一種具有三維多孔結(jié)構(gòu)的Y型沸石。這種沸石可在石油裂解領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在高溫下將高分子質(zhì)量的烴催化裂解為分子質(zhì)量較小的烴。

研究小組(包括比利時(shí)TotalPetro—chemical研究中心的SandervanDonk、法國(guó)CharlesGerhardtInstitute的FrancoisFajula及其同事)通過(guò)電鏡、斷層照相(Tomography)和其他分析方法進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)采用酸蝕技術(shù)和蒸汽處理技術(shù)可以得到含1nm微孔和直徑大于30nm的大型通道的鋁酸鹽沸石催化劑。

利用強(qiáng)堿溶液對(duì)上述樣品進(jìn)行處理，釋放出硅，沸石中最大孔洞尺寸稍微增加，然后向5nm中等尺寸的通道中引入交聯(lián)結(jié)構(gòu)，將其他幾種類型的孔結(jié)構(gòu)相互連接，使這些分子通道具有相互連接性。該系列催化劑在裂解實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果表明，三維沸石結(jié)構(gòu)可以控制催化劑的活性并對(duì)產(chǎn)品具有選擇性。

荷蘭DelftUniversityofTechnology催化工程領(lǐng)域?qū)＜褾reekKapteijn評(píng)論該工作時(shí)說(shuō)，由于沸石晶體結(jié)構(gòu)中化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散之間重要的相互作用，該工作將相對(duì)簡(jiǎn)單的沸石分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和其催化活性結(jié)合在一起，其價(jià)值非常值得肯定。Kapteijn補(bǔ)充說(shuō)，盡管該方法不能夠用于所有催化劑或者化學(xué)反應(yīng)，但是它將激發(fā)有關(guān)沸石催化劑其他方面的改進(jìn)。