微孔沸石晶體催化材料(孔徑為0.4-1.2nm),特別是硅鋁沸石,因其具備有序的微孔結(jié)構(gòu)、較大的比表面積、較高的熱和水熱穩(wěn)定性、骨架酸中心、可交換的陽離子等優(yōu)異性能而被廣泛應(yīng)用到石油化工方面,也是工業(yè)上應(yīng)用最多的催化劑之一。

盡管沸石較小的孔徑(0.4-1.2nm)在很多反應(yīng)中提供了優(yōu)異的擇形性,但是在另一方面,卻阻礙了較大分子進(jìn)入沸石孔道內(nèi)進(jìn)行吸附和催化反應(yīng)。沸石晶體上制造介孔以提高催化劑的物質(zhì)傳輸性能,已經(jīng)在工業(yè)制備超穩(wěn)Y沸石催化劑中應(yīng)用,使用的方法就是水熱處理。但是這種方法形成介孔時(shí)會(huì)降低沸石的結(jié)晶度,而且形成的介孔也是不貫通的,所以使用新型的方法來合成介孔沸石,成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。近年來的研究也表明,利用不同方法制備出的介孔沸石分子篩,由于既具有微孔沸石的強(qiáng)酸性和高的水熱穩(wěn)定性,同時(shí)其介孔孔道又有利于大分子的傳質(zhì)、擴(kuò)散以及參與反應(yīng),因此已被廣泛應(yīng)用到不同的催化領(lǐng)域。

使用硬模板合成的介孔沸石中的介孔孔容一般比較大,例如使用碳納米粒子、氣凝膠碳或者介孔碳合成的介孔分子篩的介孔孔容都超過了1cm3/g,但是孔分布比較寬。這主要是由于硬模板與硅源沒有直接的作用,因此孔容和孔徑大小完全取決于硬模板的粒子大小以及分散度.同時(shí)使用碳納米粒子以及碳納米管、纖維合成的介孔分子篩的比表面積要小一些,一般小于400m2/g。在使用硬模板合成介孔沸石的發(fā)展過程中,碳模板始終占據(jù)主導(dǎo)地位,這主要是由于碳模板的成本較低,而且除去模板過程簡(jiǎn)單方便,在除去沸石模板的焙燒過程中,就可以把碳模板一并除去。

在很多重要的工業(yè)催化反應(yīng)中,Zeolite材料不僅僅作為催化劑使用,還可以作為載體負(fù)載貴金屬活性中心(Pd,Pt等)。介孔材料作為載體在催化反應(yīng)中的應(yīng)用也被深入研究。加氫與加氫脫硫這兩類反應(yīng)是研究比較多的反應(yīng),在這兩類反應(yīng)中,與常規(guī)的介孔硅鋁材料和γ-Al2O3載體相比,介孔沸石既具有強(qiáng)酸性,又具有大比表面積,在負(fù)載活性中心之后的反應(yīng)活性要高于其他兩種載體。而且更重要的是,介孔沸石負(fù)載貴金屬活性中心后,在加氫或者加氫脫硫反應(yīng)中表現(xiàn)出了更強(qiáng)的抗硫性,這主要是歸因于介孔沸石的酸性要強(qiáng)于常規(guī)介孔硅鋁材料以及γ-Al2O3。目前由于環(huán)保的壓力,加氫脫硫反應(yīng)在石油煉化反應(yīng)的重要性越來越強(qiáng),介孔沸石作為強(qiáng)酸性大比表面積的載體可以在這方面發(fā)揮重要的作用。