Al-MCM-41分子筛的制备及其催化合成聚甲氧基二甲醚

李国斌，徐彩霞，陈立宇

（西北大学 化工学院，陕西 西安 710069）

聚甲氧基二甲醚（PODEn，n为聚合度，1≤n≤8）作为甲醇产业下游产物具有较高的含氧量（42%～51%（w））和十六烷值（大于60），物性与柴油相似，是一种新型绿色柴油添加剂。将聚合度为3～5的PODEn掺入柴油使用可大幅降低汽车的NOx和固体颗粒物的排放［1-3］。PODEn的合成和应用将有效缓解我国甲醇产能过剩和石油资源短缺的现状，具有广阔的应用前景。

PODEn的合成是典型的酸催化反应，国内外用于合成PODEn的催化剂主要有液体酸［4-5］、离子液体［6-7］、分子筛［8-12］、离子交换树脂［13-14］和固体超强酸［15］。其中，分子筛因具有酸性可调、易与产物分离等优点而备受关注。Wu等［16］以HZSM-5分子筛为催化剂、甲缩醛和三聚甲醛为原料合成了PODEn，发现改变硅铝比可以很好地调节催化剂的酸度和性能，高硅铝比的HZSM-5具有较好的催化性能，PODE2～8的选择性可达88.5%。Wang等［17］将钒氧化物改性的Hβ分子筛用于催化二甲醚直接氧化合成PODEn，研究结果表明，拥有更多的强酸位点有利于C—O链的增长从而合成更大的PODEn分子。Fu等［18］制备了 C10-AS-50分子筛催化剂，以甲缩醛和三聚甲醛为原料合成了PODEn，PODE3～8的选择性可达53.5%。同时，密度泛函理论计算结果表明，PODE3～8的高选择性与孔径密切相关，PODEn的分子较大，微孔会阻碍大分子之间的反应。MCM-41分子筛的孔径在2～10 nm可调，且比表面积大、孔道高度有序，已广泛用于石油化工、光催化等方面［19-20］。相关研究结果［21-24］表明，在MCM-41分子筛中掺入Fe和Al等过渡金属能有效提高MCM-41分子筛的酸催化活性。此外，Selvaraj等［25］发现将杂原子掺入MCM-41骨架中能提高分子筛的水热稳定性。……