תכונות פיזיקליות וכימיות כלליות של מסננת מולקולרית MCM-22
(1) מאפייני נקבוביות: על ידי מדידת תכונות הספיחה של מסננת מולקולרית MCM-22, נמצא שצורת ה-N באיזותרמית ספיחה של MCM-22 היא מסוג Langmuir II, ושטח הפנים הספציפי של BET שלו יכול להגיע ליותר מ-500 מ'/ג'. לפי התפלגות גודל הנקבוביות של מדגם MCM-22 שחושב בשיטת H-K, עקומת התפלגות גודל הנקבוביות מופיעה בפסגות כפולות (ראה איור 1-8). ניתן לראות שיש לו שני מבני נקבוביות רגילים, וגודל הנקבוביות הממוצע שלו הוא 0.5 ננומטר. מכיוון ש-MCM-22 מורכב ממערכת תעלות סינוסואידית 10MR ומכלוב-על 12MR, נפח הנקבוביות שלו גדול מזה של ZSM-5, המורכב מ-10 תעלות צולבות MR, והוא גם גדול יותר מהמסננת המולקולרית SSZ-24 עם 12 MR חד-ממדית. אבל הוא קטן יותר ממסננות מולקולריות מסוג Y ובטא עם מערכת ערוצים תלת מימדית של 12MR.
(2) חומציות: כפי שמוצג ב-NH;-ספקטרום TPD של MCM-22 המוצג באיור 1-9, ל-MCM-22 יש שני עוצמות של מרכזי חומצה 96, וטמפרטורת שיא הספיחה המקסימלית של מרכז החומצה החלשה ממוקמת קרוב ל-254 מעלות. טמפרטורת שיא הספיחה המקסימלית של מרכז החומצה החזקה ממוקמת ליד 431 מעלות, שזה בעצם זהה לזה של מולקולות ZSM-5.
ביצועים קטליטיים של מסננת מולקולרית MCM-22
בשל מבנה הנקבוביות הייחודי שלה ומאפיינים החומציים, מולקולות MCM-22 מציגות ביצועים קטליטיים טובים בתהליכי תגובה רבים, בעיקר בהיבטים הבאים:
1תגובת אלקילציה
MCM-22, MCM-49, MCM-56 ומולקולות מבניות אחרות של MWW הן זרזים טובים מאוד לתגובת האלקילציה של אולפינים ובנזן. בחו"ל, MCM-22 תועש כתהליך להמרה של פחמימנים, במיוחד תגובת האלקילציה של בנזן עם אתילן ופרופילן [0. בהשוואה למסננות מולקולריות USY, Beta ו-ZSM-5, למסננות מולקולריות של MWW יש סלקטיביות גבוהה למוצרי מונואלקיל כאשר שיעור ההמרה של אולפינים גבוה, ומוצרי לוואי כגון מוצרי אוליגומריזציה של אולפינים, בנזן פוליאלקיל ורכיבים כבדים מתבטלים. נָדִיר. בנוסף, לזרז המסננת המולקולרית MCM-22 יש גם מאפיינים של תנאי תגובה מתונים, יחס בין בנזן לאן נמוך וידידותיות לסביבה. מנג ו וחב'. [1106] השווה את ביצועי תגובת האלקילציה של בנזן ופרופילן בין מסננות מולקולריות של MCM-22 ובטא. התוצאות מראות שלמסננת בטא מולקולרית עם מבנה תלת מימדי של 12 תעלות MR יש פעילות אלקילציה ראשונית גבוהה יותר, בעוד שלמולקולות MCM-22 עם 12 MR supercage ו-10 תעלות MR יש יציבות אלקילציה גבוהה יותר.
Cejka J et al. חקרו את ביצועי תגובת האלקילציה של טולואן ופרופילן של מסננות מולקולריות של MCM-22 ו-MCM-58. התוצאות מראות שלמסננת המולקולרית MCM-22 יש סלקטיביות נמוכה מאוד עבור מתילקומן, בעוד שלמסננת המולקולרית ZSM-5 עם ערוץ MR 10 יש סלקטיביות גבוהה עבור מתילקומן. זה מראה שתגובת האלקילציה של טולואן ופרופילן על מסננת מולקולרית MCM-22 עשויה להתרחש בעיקר על פני השטח החיצוניים (או 12MR חורים) או אתרי חומצה קרובים לפני השטח החיצוניים (או 12MR supercage קרוב יותר לפני השטח החיצוני). וביצועי אלקילציה בנזן של מסננת מולקולרית MCM-22. התוצאות מראות שכאשר יחס הסיליקון לאלומיניום הוא 40, הסלקטיביות של קומן ו-n-פרופילבנזן מגיעה לגבוהה, והסלקטיביות של דיקומן וטריקומן מגיעה לנמוכה ביותר.
2תגובת ארומטיזציה
מסננת מולקולרית Ga-MCM-22 [9] משמשת בתגובת רפורמה, וביצועי הארומטיזציה שלה דומים ל-Pt-Re/AlzO; זרז מתכת יקרה. למסננות מולקולריות Zn/MCM-22 ו-Ga/MCM-22 יש פעילות וסלקטיביות גבוהה לתגובת ארומטיזציה של n-בוטן [109]. מסננת מולקולרית Mo/MCM-22 זכתה למחקר רב בתגובת ארומטיזציה נטולת חמצן של מתאן. Su Yy10) ואחרים הראו שהפעילות של זרזי Mo/MCM-22 ו-Mo/ZSM-5 שוות ערך, אך הסלקטיביות והיציבות של הראשונים טובים משמעותית מהאחרונים: Bai Jie et al. [מחקרים מראים כי Mo/MCM-22 הסיבה ליציבות הגבוהה של הזרז עשויה להיות שלכלוב העל 12 MR של מסננת מולקולרית MCM-22 יש יכולת אחיזה גבוהה של פחמן.
3 פיצוח קטליטי
Corma et al. f2 השתמש ב-n-הפטן כחומר גלם כדי לחקור את ביצועי הפיצוח של MCM-22. התוצאות הראו שביצועי הפיצוח הקטליטי של מסננת מולקולרית MCM-22 הם בין מולקולות 10MR למולקולות 12MR. מסננת מולקולרית MCM-22[131 משמשת כתוסף זרז FCC. בהשוואה למולקולות ZSM-5, תפוקת הגז והגז היבש הכוללת שלה מופחתת, הפסדי בנזין מופחתים ויחסי פרופילן/פרופאן ובוטן/בוטאן גדלים. זה מראה שמסננת מולקולרית MCM-22 היא תוסף זרז מצוין לייצור בנזין בניסוח חדש. עם זאת, כמות התוספת של מסננת מולקולרית MCM-22 גבוהה יחסית (שבר מסה 13%)3. קבוצת המחקר שלנו יישמה MCM-22 לתהליך של פיצוח C4 ו-C5 olefins כדי לייצר אתילן ופרופילן, והשיגה סלקטיביות פרופילן טובה.
בנוסף, מסננת מולקולרית MCM-22 יכולה לשמש גם לחוסר פרופורציה של טולואן! 51, איזומריזציה שלד 1-בוטן!, אוליגומריזציה של אולפינים, פיצוח הידרו, אתריפיקציה, דה גופרית, סילוק NOx, איזומריזציה שלד של n-בוטן! ותגובות אחרות. . .