分子筛厂家讲解：ZSM-5型分子筛的酸密度与催化活性之间的关系

合成了一批不同硅铝比的ZSM-5沸石分子筛，并用 Co²⁺、Fe³⁺离子对其进行改性，测定了它们在醛氨縮合反应合成吡啶中的话性和选择性；对照它们的NH₃-TPD、吡啶吸附红外光谱，研究了催化剂的酸密度与醛氮缩合催化活性的关系，研究表明，硅铝比较小时，ZSM-5 的酸中心较多，但过多的酸中心会引发其它的裂解反应和缩合反应，从而降低催化剂的活性和选择性；当硅铝比为120左右时，催化活性达到最大、吡啶碱产率达60%，若继续增大硅铝比，则无足够的酸中心进行反应，用Co²⁺、Fe³⁺离子对ZSM-5进行改性，其B酸中心变化不明显，L酸中心减少，对氨气的吸附能力有所下降，从而保证了适当的酸中心暴露，有利于反应，采用 CoZSM-5催化剂，吡啶碱产率可达 78%。

由于ZSM-5型分子筛具有高比表面积、择形催化性能及独特的酸密度，已引起日益广泛的关注，并在吸附分离、阳离子交换、精细化工合成等方面广为应用，ZSM-5型分子筛催化醛氨缩合反应，也取得了很好的效果，典型的醛氨缩合反应，如甲醛、乙醛与缩合生成吡啶、3-甲基吡啶，若采用ZSM-5型分子筛催化剂，可使产率提高30%左右。

由醛氨缩合生产吡啶，早期采用非晶型硅铝酸盐催化剂，但使用几个周期后产率迅速下降，主要是由于非晶型硅铝酸盐的孔结构杂乱无章，表面易积炭，且通过再生也很难恢复活性，使用非晶型硅铝酸盐催化剂，醛氨缩合反应产物吡啶及其衍生物的产率不超过50%。经过逐步摸索，开始采用晶型硅铝酸盐，尤其是采用具有交叉直通道结构的ZSM-5型分子筛，使积炭问题大为改观，吡啶碱总产率大幅提高，这可能是由于ZSM-5分子筛独特的微孔结构不利于大部分芳烃的生成，减少了积炭的形成；ZSM-5分子筛的孔道大小和吡啶分子的相当，因而提高了吡啶的选择性，此外，ZSM-5分子筛沸石还具有优异的热稳定性，在1050℃煅烧后其结构才开始被破坏。

近年来，醛氨缩合反应生产吡啶的研究主要集中在沸石的改性上，例如选用一定的硅铝比的ZSM-5型分子筛，或是利用阳离子交换将Pb、Co、Fe、Pt等引入到ZSM-5型分子筛中，以提高沸石的催化活性。使用改性的ZSM-5型分子筛可使产率达到80%左右，许多专利对此均有报道，但对ZSM-5型分子筛的酸密度与醛氨缩合催化活性的关系，尚未见报道，我们合成了一批不同硅铝比的ZSM-5型分子筛，并通过阳离子交换对其进行改性。测定了它们的醛氨缩合合成吡啶反应中的活性和选择性，并通过NH₃-TPD、吡啶吸附红外光谱，研究催化剂的酸密度与醛氨缩合催化活性的关系，为合成高效、高选择性催化剂提供理论依据。湖南天怡新材料有限公司是专业生产NaY分子筛、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、USY分子筛、REY分子筛等为主要产品的分子筛厂家，如有需求，欢迎咨询。