自上而下策略直接合成高硅Y沸石分子筛

来源：X一MOL资讯

流化催化裂化（FCC）和加氢裂化是目前石油炼制工业中最重要的原油二次加工过程，也是重油轻质化的核心工艺。具有FAU拓扑结构的高硅铝比Y型沸石是当前工业裂化催化剂的主要活性组分，其工业消耗量居全球固体催化剂首位。常规合成Y沸石固有的低硅骨架特性以及由此导致的结构不稳定性，成为材料直接应用的主要瓶颈。工业实践和基础研究均表明：提高Y沸石骨架硅铝比是改善酸性质、提高稳定性、进而提升催化剂反应性能的最佳途径。目前工业广泛使用的高硅铝比Y沸石主要通过常规合成的低硅Y沸石经脱铝或脱铝补硅等后处理手段获得。后处理过程不仅操作复杂，耗能费时，晶体表面和内部也会存在脱铝梯度造成酸中心分布不匀。与之相比，直接合成的高硅Y沸石结构完美，铝分布均匀，是理想的催化材料，也是工业界和研究者一直追求的目标。然而，过去60年来，Y沸石的骨架硅铝比（SiO2/Al2O3）始终难以突破5-9的限制，高硅Ｙ沸石直接合成一直是分子筛合成领域的巨大挑战。 

最近中国科学院大连化学物理研究所田鹏研究员、刘中民院士团队提出了高硅Y分子筛的合成新策略（NOA-co策略），在高分散的FAU晶核溶液、较大体积的有机模板剂、低碱度的合成凝胶三者协同作用下合成了硅铝比高达15.6的高硅Y型沸石。基于NOA-co策略，团队发现多种高效合成高硅Y的有机模板剂。相关论文发表于Advanced Materials，第一作者为朱大丽、王林英。

图1. NOA-co合成策略示意图
NOA-co策略合成的高硅Y沸石的粒径尺寸为100-250 nm，具有丰富的外比表面积、优异的热/水热稳定性。与后处理法所得的高硅Y沸石相比，NOA-co策略直接合成的高硅Y分子筛具有更多的强酸中心、且酸中心分布相对均一，在大分子原料的裂化反应中表现出优异的催化活性。NOA-co策略的提出为高硅沸石的合成提供了研究新思路。 

图2. 晶化机理示意图

图3. 催化反应性能以及酸性、铝分布表征结果
上述研究得到国家自然科学基金（21676262，21991091)、前沿科学重点研究计划项目（QYZDB-SSW-JSC040，QYZDY-SSW-JSC024）、中科院大连化学物理研究所基金（DICP ZZBS201807）的资助。