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SSZ-13 沸石在催化二甲醚羰基化反应中的机理解析

开心的月饼 2024-08-20 08:50:43 生活常识

二甲醚(DME)羰基化制备乙酸甲酯(MA)是合成气间接合成乙醇的关键步骤之一。SSZ-13分子筛具有典型的CHA拓扑结构,以8元环(8-MR)孔道为特征,在催化DME羰基化方面表现出良好的潜力。然而,目前的研究对催化机理缺乏全面的了解。同时,SSZ-13分子筛中的空间限制对反应的影响也尚未得到考虑。

SSZ-13 沸石在催化二甲醚羰基化反应中的机理解析

最近,天津大学黄守英教授领导的研究小组通过简单的离子交换制备了一系列具有不同金属负载量的SSZ-13样品,填补了这一空白。通过负载不同大小的Na +和Cs +金属,实现了SSZ-13不同通道内BAS的选择性屏蔽。

酸性表征和密度泛函理论(DFT)计算证实,在较低负载下,Na +优先沉降在SSZ-13的6-MR上并取代其中的BAS,而Cs +由于离子半径较大只能与8-MR上的BAS相互作用。结合活性数据和反应物在不同通道内BAS上的解离能,表明DME羰基化主反应和副反应均发生在SSZ-13的8-MR BAS上。

为了凸显空间限域在反应中的作用,本工作对比了不同尺寸金属负载样品的孔结构、废样品的TG/DTG和GC-MS分析结果以及副反应中关键中间体的吸附稳定性,证明了SSZ-13笼空间是影响MA选择性的关键因素。通过金属负载缩小8-MR笼空间,可以有效抑制副反应中间体的生成,从而提高主反应的选择性。


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