众所周知,传统沸石分子筛是一种结晶性微孔硅铝酸盐材料,由于其具有明显特征性的孔道拓扑结构以及高水热稳定性而广泛应用于离子交换、吸附剂分离、催化反应中。但是由于微孔沸石的孔尺寸(0.26-0.75nm)较小,因此受到低传质效率的影响,很容易在大分子催化转化过程中受到限制,对此需要对微孔沸石的晶内介孔构造进行优化与改进,其对石油化工、煤化工催化剂和新催化材料的研究具有重要意义 。

传统沸石分子筛的孔径会限制重芳烃分子进入其孔道,为了提高重芳烃的转化能力,必须对微孔分子筛进行扩孔处理。通过介孔结构改进合成的ZSM-5沸石分子筛能够作为一种有效的催化剂活性组成,在石油工业中应用有助于提高重芳烃的产量。具有来说,多方国外学者对其工艺进行处理与改进,如Groe和 Ordomsky等人分别采用NaOH 对硅铝比为 48高硅的丝光沸石进行脱硅处理,从而获得外比表面积较高的介孔丝光沸石;而Narayanan等人采用HCL来对丝光沸石进行脱铝处理,从而得到含有介孔的高硅铝比的丝光沸石。

通过介孔结构改性的丝光沸石能够让较大尺寸的反应物分子能够更加容易地进入到沸石分子筛内部孔道中,强化吸附性能,提高催化活性。

在实际石油化工领域应用中,通过介孔结构改性的丝光沸石能够对重芳烃转化反应具有一定的促进作用,尤其是在实际试验中可知,当NaOH 浓度的提高后,C9芳烃和 C10 芳烃的转化率会先升高后降低。当 NaOH浓度为 0.10 mol/L 时,两者均会达到最大值,而这一效果就是由于介孔丝光沸石添加促进其扩散性能提高所致,从而提高重芳烃的转化率,具体转化数据如下表所示。

就目前来看,介孔丝光沸石在通过改性合成工艺制备后,具有高热稳定性及极强的催化性能,因此广泛应用于石油化工及其他领域,并且具有良好的工业化应用前景,而这也是这类沸石合成研究的未来关注重点。