碱处理对ZSM-5分子筛多级孔道结构和扩散性能的影响

史延强， 陈 帅， 孙立杰， 郑爱国， 徐广通

(中国石化 石油化工科学研究院，北京 100083)

ZSM-5分子筛具有独特的孔道结构、良好的水热稳定性和择形催化性能，已广泛应用于石油炼制、石油化工和煤化工等工业过程，在能源化工领域中的作用举足轻重[1-3]。由于ZSM-5分子筛中存在的直孔道和Z形孔道都属于微孔孔道，使得较大的反应分子在分子筛中的扩散系数和可接近性明显降低，制约了ZSM-5分子筛的应用[4]。构建具备微孔-介孔逐级分布的多级孔结构的分子筛催化材料能够解决由于空间位阻和扩散阻力限制带来的问题，是加快扩散传质、提升催化效率的有效手段，近年来受到了广泛关注[4-8]。为指导新型多级孔分子筛催化材料的设计合成，针对多级孔分子筛合成策略、结构调控、孔道连通性表征等方面已开展了一系列研究[9-12]。然而如何全方位表征与认识分子筛中的多级孔道结构，并定量分析孔道结构与连通性之间的关系，仍然是一个需要解决的问题。

探针分子在分子筛中的扩散系数可以作为表征孔道连通性的定量参数。在表征扩散系数的不同手段中，零长柱(ZLC)法通过将载气强制流过少量样品填充而成的薄层柱的方式来降低传质传热阻力的影响，具有方法简单、灵敏度高、可使用多种探针分子等优势，被广泛应用于沸石分子筛研究领域[13-17]。笔者采用碱刻蚀脱硅的方式制备了一系列具有不同孔道结构的多级孔ZSM-5分子筛，通过ZLC法定量研究探针分子在分子筛中扩散系数随碱处理程度的变化。……