超细沸石的特性意味着它可以作为新的吸附分离材料、催化材料或陶瓷材料等,具有广阔的应用前景。
用纳米硅Zeolite在载体表面生长成亚微米厚的膜在1996年已有报道。这种膜是一种理想的吸附分离材料,能高选择性地从氮气中分离出H2和O2。
超细沸石作为催化剂的反应目前有加氢裂化、流化催化裂化(FCC)、苯的烷基化、甲醇制汽油、苯酚羟基化、甲胺的合成等,而且有以下特点。
a.反应活性高。
超细沸石的比表面积大于普通沸石,表面原子数目多,而且因为其周围缺少相邻的原子而具有许多未饱和键,易于吸附其他原子或分子,从而具有高催化活性。在同一温度下的加氢裂化过程中,沸石超细化之后的原料转化率能提高25%以上。凡是对于受扩散限制的反应以及直径大于沸石孔径的大分子烃类裂化等反应,使用超细沸石催化都会提高反应活性。
b.对产物特有的选择性
在加氢裂化过程中采用超细Y型沸石为催化剂,不仅反应活性高,而且产物中石脑油和煤油的含量能提高3%。在FCC过程中,采用超细Y型沸石为催化剂,能提高产物中汽油和柴油的比例而抑制C1~C2烃类的含量。小晶粒沸石为催化剂,则产物中汽油和低碳烃类的含量高于超稳Y型沸石,但是柴油含量相对较低而低碳烃类中丙烯、丁烯及异丁烷的含量较高在甲醇转化成烃类的反应中,采用小晶粒的HZSM-5沸石,产物中C5以上烃类的选择性较高,其中又以C芳烃含量为最高。据报道乙烯在超细的HZSM-5沸石上低聚的产物中C9以上的芳烃含量占50%以上。
c.抗积炭能力强
超细沸石作为催化剂的优良特性是强抗积炭能力,在上述各反应中均表现出这个特性。例如,在HZSM-5沸石上的乙烯低
聚反应中,沸石的晶粒越小使其抗积炭能力越强,其使用寿命相应也越长。超细沸石为何具有强抗积炭能力的原因迄今尚
未被了解。大多数文献认为积炭发生在沸石的外表面和孔口附近,而超细沸石具有较大的外表面积,因而容炭能力强。
d.提高负载金属组分的分散性和负载量
金属组分在沸石上的有效负载量和分散性是决定这类催化剂性能的主要因素。金属组分的负载量有一定限度,超过该限度值,金属组分将会以聚积体的形式覆盖在沸石表面上或堵塞孔口,从而降低催化剂的活性和选择性。
超细沸石由于具有较大的外表面和更多的孔口,金属组分更易进入沸石的孔道,并提高其分散性和有效含量,从而能增加催化剂的活性,延长使用寿命。
超细沸石作为一种新材料,近年来发展很快,除了用于催化材料之外,在其他领域如吸附、分离等也有长足的发展,成为今后沸石研究中的热点之一。
国外已经把它作为第四代FCC催化剂进行研究。假若能制备出粒度分布窄、热稳性和水热稳定性好的纳米沸石,并加强对其结构和性能的研究,同时开拓新反应和新应用领域,那么超细沸石可望成为纳米材料中的佼佼者。
