轻烯烃（包含乙烯、丙烯和丁烯）是出产化妆品、润滑剂、橡胶、洗涤剂及聚合物的重要化学品。据预测，到2028年青烯烃市场需求将到达3293亿美元，年增长率4.5%。但是，传统蒸汽裂化技能的供给才能有限，优化催化裂化工艺成为提高轻烯烃产能的要害途径。其间，开发高挑选性的催化裂化（FCC）催化剂是中心的应战虽然沸石的微孔结构供给了要害酸性位点和择形性，但其也或许约束大分子的分散，导致催化功率下降和失活。那么，怎么经过资料规划平衡微孔酸性与介孔传质呢？

  本研讨首要选用表面活性剂模板法合成了SBA-15和KIT-6介孔二氧化硅，并结合市售MCM-41，与Y型沸石、ZSM-5按不同份额混合，经枯燥、焙烧制备复合催化剂。经过X射线衍射（XRD）、氮气吸附-脱附（BET）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及脉冲场梯度核磁共振（PFG-NMR）等手法，体系表征了资料的晶体结构、孔道特性、描摹及分子分散行为；以正庚烷为模型化合物，在550 ℃、分量空速0.41 h-的条件下进行催化裂化试验，点评催化剂的功能。

  图1 催化裂化反响试验设备示意图。1. 氮气和空气压力调节器；2. 阀门；3. 质量流量控制器；4. 鼓泡器；5. 冷却浴槽；6. 压力表；7. 泄压阀；8. 反响管；9. 炉；10. 玻璃棉；11. 催化剂床层；12. 玻璃珠；13. 气相色谱仪；14. 数据采集器。

  成果显现，复合催化剂的微孔表面积较单一介孔资料提高了50%-55%，介孔体积降低了10%-20%，形成了平衡的微-介孔结构。催化功能方面，ZY/ZSM-5/SBA-15（20:20:60 wt %）体现最优，正庚烷转化率达95%，乙烯/丙烯挑选性为8%；ZY/ZSM-5/KIT-6（20:20:60 wt %）转化率为85%，挑选性约6%；而ZY/ZSM-5/MCM-41（20:20:60 wt %）因MCM-41孔径较小，分散阻力较大，转化率仅79%。脉冲场梯度核磁共振（PFG-NMR）剖析进一步提醒，SBA-15和KIT-6的较大介孔显着降低了正庚烷的晶内分散阻力，而MCM-41的小孔径导致了更高的分散约束。热重剖析（TGA）显现，三种催化剂反响12小时后积碳量均低于1.5%，标明其抗积碳功能杰出。

  图3 (a) 不同复合催化剂的正庚烷转化率；(b) 轻烯烃总收率（条件：温度550 ℃，分量空速0.4 h?，反响时间4 h，常压）

  图4 选定复合催化剂在550 ℃、常压下的寿数测验（反响时间12 h，分量空速0.4 h-）：(a) 正庚烷转化率；(b) 轻烯烃总收率；(c) 轻烯烃产品散布；(d) 气体收率散布

  本研讨标明，经过调控沸石与介孔二氧化硅的份额及介孔资料类型，可有用平衡催化剂酸性位点的可及性与分子分散功率。其间，SBA-15基复合催化剂因介孔结构更优，在转化率与挑选性上体现杰出。这一工作为规划高效催化裂化催化剂供给了试验根据，也为轻烯烃出产技能的优化供给了思路。

  由教育部主管、高等教育出书社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包含基础科学、生命科学、工程技能和人文社会科学四个主题，是我国掩盖学科最广泛的英文学术期刊群，其间12种被SCI录入，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科世界威望检索体系录入，具有必定的世界学术影响力。系列期刊选用在线优先出书方法，确保文章以最快速度宣布。

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