分子篩廠家講解：ZSM-5型分子篩的酸密度與催化活性之間的關系

合成了一批不同硅鋁比的ZSM-5沸石分子篩，并用 Co²⁺、Fe³⁺離子對其進行改性，測定了它們在醛氨縮合反應合成吡啶中的話性和選擇性；對照它們的NH₃-TPD、吡啶吸附紅外光譜，研究了催化劑的酸密度與醛氮縮合催化活性的關系，研究表明，硅鋁比較小時，ZSM-5 的酸中心較多，但過多的酸中心會引發其它的裂解反應和縮合反應，從而降低催化劑的活性和選擇性；當硅鋁比為120左右時，催化活性達到最大、吡啶堿產率達60%，若繼續增大硅鋁比，則無足夠的酸中心進行反應，用Co²⁺、Fe³⁺離子對ZSM-5進行改性，其B酸中心變化不明顯，L酸中心減少，對氨氣的吸附能力有所下降，從而保證了適當的酸中心暴露，有利于反應，采用 CoZSM-5催化劑，吡啶堿產率可達 78%。

由于ZSM-5型分子篩具有高比表面積、擇形催化性能及獨特的酸密度，已引起日益廣泛的關注，并在吸附分離、陽離子交換、精細化工合成等方面廣為應用，ZSM-5型分子篩催化醛氨縮合反應，也取得了很好的效果，典型的醛氨縮合反應，如甲醛、乙醛與縮合生成吡啶、3-甲基吡啶，若采用ZSM-5型分子篩催化劑，可使產率提高30%左右。

由醛氨縮合生產吡啶，早期采用非晶型硅鋁酸鹽催化劑，但使用幾個周期后產率迅速下降，主要是由于非晶型硅鋁酸鹽的孔結構雜亂無章，表面易積炭，且通過再生也很難恢復活性，使用非晶型硅鋁酸鹽催化劑，醛氨縮合反應產物吡啶及其衍生物的產率不超過50%。經過逐步摸索，開始采用晶型硅鋁酸鹽，尤其是采用具有交叉直通道結構的ZSM-5型分子篩，使積炭問題大為改觀，吡啶堿總產率大幅提高，這可能是由于ZSM-5分子篩獨特的微孔結構不利于大部分芳烴的生成，減少了積炭的形成；ZSM-5分子篩的孔道大小和吡啶分子的相當，因而提高了吡啶的選擇性，此外，ZSM-5分子篩沸石還具有優異的熱穩定性，在1050℃煅燒后其結構才開始被破壞。

近年來，醛氨縮合反應生產吡啶的研究主要集中在沸石的改性上，例如選用一定的硅鋁比的ZSM-5型分子篩，或是利用陽離子交換將Pb、Co、Fe、Pt等引入到ZSM-5型分子篩中，以提高沸石的催化活性。使用改性的ZSM-5型分子篩可使產率達到80%左右，許多專利對此均有報道，但對ZSM-5型分子篩的酸密度與醛氨縮合催化活性的關系，尚未見報道，我們合成了一批不同硅鋁比的ZSM-5型分子篩，并通過陽離子交換對其進行改性。測定了它們的醛氨縮合合成吡啶反應中的活性和選擇性，并通過NH₃-TPD、吡啶吸附紅外光譜，研究催化劑的酸密度與醛氨縮合催化活性的關系，為合成高效、高選擇性催化劑提供理論依據。湖南天怡新材料有限公司是專業生產NaY分子篩、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、USY分子篩、REY分子篩等為主要產品的分子篩廠家，如有需求，歡迎咨詢。