ゼオライト触媒における第2フレームAl (IV) 部位の構造と触媒特性,NMRで35.2Tで発見

科学分野:

• カタリシス
• 材料科学
• 固体NMRスペクトル

背景:

• 酸性ゼオライトは石油化学プロセスにおける重要な触媒です.
• 活性サイトの性質と分布を理解することは,触媒の性能を最適化するための鍵です.
• 以前の研究では,橋渡し酸性サイト (BAS) が特定されたが,脱水状態における他の潜在的活性サイトの詳細な特徴は示されなかった.

研究 の 目的:

• 触媒的に重要な条件下で,酸性ゼオライトにおける追加のフレームアルミニウムの場所の存在と特性を調査する.
• 先進的なNMR技術を使用して,これらのサイトの構造と電子特性を解明する.
• これらの部位の存在と 加速した触媒の活性との相関性を調べる

主な方法:

• 超高場 (35.2 T) 2D27Al1H相関 NMR実験
• 複数のフィールド強度でAl MQMAS NMR
• H MASのNMR実験について
• コンピューティングモデルとDFT計算
• ベンゼンヒドリド移転とn-ヘクサンのクラッキング反応は,探査反応である.

主要な成果:

• 脱水したHZSM-5で,Al ((IV) 2) と表記された新しいフレームアルミニウム部位の識別と明確な解像度.
• Al (IV) - 2サイトは,既知のBASと比較して明確な化学的シフトと四極性パラメータを示しています.
• これらのサイトは,部分的に結合されたフレームワーク (SiO) _4--Al(OH) _{種に関連しています.}
• Al ((IV) 2) サイトの存在は,ベンゼン水素移転およびn-ヘクサンのクラッキングにおける触媒の反応性を著しく高めます.
• Al ((IV) - 2 サイトの集団は,合成後の処理によって制御することができます.

結論:

• 有効な酸性ゼオライト触媒には,ヒドロキシル群を持つ少なくとも2種類のフレームアルミニウムサイトが存在する.
• 新たに特定されたAl ((IV) - 2サイトは,加熱活性強化に重要な貢献をしています.
• これらの発見は,ゼオライトの活性サイト構造と触媒におけるその役割に関する根本的な洞察を提供します.
• 乾燥したHZSM-5でAl-H関連を検出する能力は,プロセス条件下で触媒の特徴化のための新しい道を開きます.