キャビティ

Oct 23, 2023

サイエンスチャイナプレス

画像: ゼオライトキャビティの微小環境に閉じ込められた反応中間体とコークス種、複雑な反応ネットワーク内の優先反応ルート、触媒の失活と分子拡散がキャビティ制御されたメタノール変換に加わり、MTO 反応の動的進化を推進します。もっと見る

クレジット: ©Science China Press

非石油化学資源を利用した革新的かつ効率的なオレフィン製造ルートであるメタノールからオレフィンへのプロセス（MTO）は、産業における開発と応用に成功し、基礎研究における C1 化学とゼオライト触媒の注目を集めています。 大連化学物理研究所（DICP）は、メタノールを介して石炭からオレフィンを製造できるDMTO技術を開発しました。この技術は、経済的収入と技術革新において大きな成功を収め、非石油資源から持続可能なオレフィン製造の新時代を切り開きました。 それ以来、DICP は第 2 世代および第 3 世代の DMTO プロセス (DMTO-II および DMTO-III) を開発し、これらは中国におけるエテンとプロペンの生産の重要なルートになりつつあります。 新興の石炭化学産業の競争力と持続可能性を維持するには、新しい触媒材料とプロセス技術の開発をサポートするために、触媒反応プロセスの基本と選択制御原理の包括的かつ深い理解を継続的に深めなければなりません。

モレキュラーシーブ触媒、特に細孔開口部が小さいキャビティ型ゼオライトの場合、キャビティ型構造を埋め込んだ複雑な微環境は、MTO 反応の形状選択性において実証可能な特徴と利点を示しています。 この複雑な触媒環境により、生成物分布、触媒失活、分子拡散に大きな違いが生じ、8員環（8-MR）および空洞型ゼオライト触媒上で空洞制御されたメタノール変換が明らかになりました。

National Science Review に掲載された最近のレビューでは、教授率いる研究チームは次のように述べています。 LIU Zhongmin と WEI Yingxu (国立低炭素触媒技術工学研究センター、DICP、CAS) は、メタノールからオレフィンへの反応におけるキャビティ制御原理を要約しました。 キャビティ制御のメタノール変換反応挙動、キャビティ制御の炭化水素プール種と反応経路の形成、キャビティ制御の触媒失活と拡散挙動、およびインスピレーションを受けた制御戦略を以下にレビューします。

キャビティ制御された MTO 反応挙動 ：キャビティの構造とサイズは、生成物の分布、触媒の失活、分子の拡散を直接制御します。 著者らは、典型的な 8-MR 触媒と、細孔サイズは似ているが空洞構造が異なる空洞型ゼオライト触媒によるメタノール変換における反応挙動と生成物分布の違いをレビューしました。 空洞制御された MTO 反応挙動を理解することは、ゼオライト材料の形状選択性の確立に貢献すると考えられます。

空洞制御された反応中間体と反応経路 : 空洞型ゼオライトの特殊な触媒微小環境は、MTO 反応プロセスにおける反応中間体と反応経路を変化させます。 この特殊な触媒微小環境は、MTO 反応の動的な進化を促進します。 著者らは、炭化水素プール種の生成によるキャビティ制御効果と、複雑な反応ネットワークにおけるオレフィン生成の支配的な反応経路を説明しました。

空洞制御によるコークス生成と触媒の失活 ：著者らは、低温アダマンタン種の発見、ポリメチルベンゼンからポリメチルナフタレンへの進化の際の重要な前駆体の同定、提案されているケージ通過成長モードのメカニズムなど、SAPO-34 におけるコークス種の堆積と不活性化モードを要約しました。多環芳香族炭化水素。 次に,コークス種の違いと,異なるキャビティ構造を持つゼオライト触媒の失活機構について議論した。