阎立飞 张国强 李艳娇 郑华艳 李 忠

介孔调变对CuY催化剂甲醇氧化羰基化反应活性的影响

阎立飞 张国强 李艳娇 郑华艳 李 忠＊

(太原理工大学，煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，太原 030024)

碱溶液处理NaY分子筛形成的介孔有利于反应物及产物分子的扩散，调节碱溶液浓度可控制Y分子筛中的介孔结构，通过溶液离子交换法制备CuY催化剂，研究了NaY分子筛介孔结构调变对CuY催化剂催化甲醇氧化羰基化反应活性的影响。通过BET、29Si-NMR、XRD、NH3/CO-TPD、H2-TPR和TEM等表征及催化活性分析表明，在碱溶液处理过程中，NaY分子筛骨架中的Si(0Al)和Si(1Al)原子被优先脱除，且笼结构坍塌使得临近超笼连接，逐步形成直径为3.47～3.66 nm，孔容介于0.142～0.226 cm3·g-1的介孔，在提高反应物分子和产物分子扩散性能的同时，提高了活性物种的可接近性。随着碱液浓度的增加，CuY催化剂的催化活性先升高后降低。当碱液浓度为0.2 mol·L-1时，NaY分子筛介孔直径为3.47 nm，孔容达到最大(0.226 cm3·g-1)，相应CuY催化剂DMC的时空收率、选择性和甲醇转化率分别达到204.0 mg·g-1·h-1、67.8%和14.0%，活性最佳。

NaY分子筛；CuY催化剂；介孔；氧化羰基化

0 引 言

碳酸二甲酯(DMC)具有羰基、羧基及甲氧基等多种有机基团，本身无毒，是新一代绿色化工产品，应用广泛[1-3]。在催化甲醇氧化羰基化制备DMC的铜基分子筛催化剂中，由于Y分子筛独特的超笼结构，使得CuY催化剂相比Cu-X、Cu-β、Cu-Mordenite和Cu-ZSM-5等催化剂，在反应中表现出了更高的催化活性和产物选择性[4-6]。Y分子筛结构由小笼(方钠石笼与六棱柱笼)和超笼组成，由于窗口孔径限制(分别为0.28和0.74 nm)，使得只有落位于超笼中的Cu+具有较好的催化活性[7-8]。……