SAPO-34分子篩中B酸對(duì)甲醇制烯烴反應(yīng)的影響.pdf

1、SAPO-34分子篩因其具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)、中等強(qiáng)度的酸性、良好的穩(wěn)定性以及對(duì)低碳烯烴有較高的選擇性，從而被廣泛用于催化甲醇制烯烴（MTO）反應(yīng)。SAPO-34分子篩的催化活性以及對(duì)產(chǎn)物的選擇性除了與其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與分子篩的酸性有關(guān)。SAPO-34分子篩中催化MTO反應(yīng)的活性位主要是Br?nsted酸位。Br?nsted酸的變化會(huì)影響MTO反應(yīng)的活性以及產(chǎn)物的選擇性。然而，影響 Br?nsted酸變化的因素較多，比如酸性位、酸強(qiáng)度

2、和酸密度等。而通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段無(wú)法明確單個(gè)因素對(duì)MTO反應(yīng)的影響。SAPO-34分子篩的骨架中可能存在孤立Si和硅區(qū)這兩種不同的硅環(huán)境，而硅環(huán)境的不同會(huì)對(duì)Br?nsted酸造成影響，進(jìn)而影響MTO反應(yīng)的活性以及產(chǎn)物的選擇性?；诖?，本文采用密度泛函理論方法研究了 SAPO-34分子篩中Br?nsted酸對(duì)MTO反應(yīng)的影響，主要內(nèi)容以及結(jié)論如下：
　?。?）通過(guò)研究硅區(qū)尺寸大小對(duì) SAPO-34分子篩的穩(wěn)定性以及酸性的影響；明確了最穩(wěn)定

3、的硅區(qū)尺寸，以及影響酸性的因素。在SAPO-34分子篩合成過(guò)程中孤立的Si是最容易形成的，含Si5、Si9的硅區(qū)形成較容易。隨著硅區(qū)尺寸的增大，SAPO-34分子篩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，酸性增強(qiáng)。結(jié)合酸性位周?chē)奈h(huán)境，給出了預(yù)測(cè)含硅區(qū)的SAPO-34分子篩酸性強(qiáng)弱的規(guī)則，影響酸性強(qiáng)度的因素如下：首先是與 Br?nsted酸位相連的第一層微環(huán)境Si–OH–Si>Si–OH–Al；其次是相鄰的第二層微環(huán)境，與Br?nsted酸位鄰近硅區(qū)內(nèi)Si

4、原子所連Si的數(shù)目越多，酸性越強(qiáng)；與Br?nsted酸位鄰近的Al原子所連的Si的數(shù)目對(duì)酸強(qiáng)度影響不大；H所處的四個(gè)不等同的O位對(duì)酸性強(qiáng)度的影響較小。
　?。?）通過(guò)研究SAPO-34分子篩中局部結(jié)構(gòu)（孤立Si、Si5硅區(qū)和脫硅）引起的酸性變化及其對(duì)MTO反應(yīng)的影響，可知當(dāng)SAPO-34分子篩骨架中形成硅區(qū)時(shí)，分子篩酸性增強(qiáng)，MTO反應(yīng)過(guò)程中甲基化反應(yīng)產(chǎn)生中間體的穩(wěn)定性提高。此外，SAPO-34分子篩中硅區(qū)的形成，提高了MTO的反