沸石催化剂适合特定的化学反应

由于多孔性质、沸石被广泛用作催化剂。然而,巨大的沸石-原则上无限数量的可能使得寻找和生产最好的沸石催化特定反应困难。但西班牙的研究人员已经开发出一种系统的方法,证明其有效性通过选择优越的常见的工业反应的催化剂。

沸石-多孔含水铝硅酸盐矿物催化化学反应通过稳定过渡态与孔壁的相互作用,从而降低了活化能。沸石是因此最有效的催化剂,如果它能紧密结合反应的过渡态。寻找一个方法来找到最好的沸石,韦利诺Corma瓦伦西亚理工大学的灵感来自于一个方法,模拟类似的形状是用来产生空洞在无定形氧化硅等材料。这在非结晶体材料取得了有限的成功,因为加热材料去除模拟不可避免地引入了缺陷。“我想我可以用这个概念做一个水晶材料,并将保留所有与模仿,因为结构的交互作用将继续,“Corma解释道。

合成沸石一般由热液结晶的硅铝凝胶。延长沸石结构的范围,不同的有机结构指导代理商的(OSDAs)可以被添加到凝胶。Corma和他的同事使用分子的形状、大小和电荷分布尽可能接近理想的反应的过渡状态。首先,他们研究了甲苯的歧化生产二甲苯,决定磷作为OSDA阳离子。产生的沸石,ITQ-27合成过,但似乎它从来没有测试这个反应的催化剂。测试发现它比丝光沸石或ZSM-5更加活跃——两个催化剂工业用于这个反应。

研究人员使用类似的技术来开发优越的沸石催化剂两个工业重要的反应:乙苯在二甲苯异构化和金刚烷的合成,用于制药和聚合物。Corma说,从理论上讲,它应该可以产生最合适的沸石催化反应。的可能会有一些限制实现的模拟过渡态,使其以这样一种方式,它可以催化生产的沸石,”他警告说。“如果你能这样做,我没有看到任何限制。”

迈克·崔西美国亚利桑那州立大学的印象深刻的是,所需反应催化剂的选择性。”从某种意义上说,研究人员将催化剂作为一种“熵的过滤器”——一个支持材料,抑制不良的途径给予所需的反应途径的房间进行,”他说。我认为这个观点有一定的道理。