Dynamisk inneslutning av SAPO-17-burar på selektivitetskontroll av syngaskonvertering. Kredit:Wang Haodi och Jiao Feng
En forskargrupp ledd av Prof. Pan Xiulian och Prof. Bao Xinhe från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) upptäckte dynamisk inneslutning av SAPO-17-burar på selektivitetskontroll av syngasomvandling.
Denna studie publicerades i National Science Review den 26 juli.
Under 2016 föreslog teamet ett nytt katalysatorkoncept baserat på metalloxid-zeolit bifunktionella katalysatorer (OXZEO), som möjliggjorde direkt omvandling av syngas till lätta olefiner med hög selektivitet.
I denna studie rapporterade forskarna den dynamiska inneslutningseffekten av zeotypburar, som kontrollerade produktselektiviteten under induktionsperioden för syngasomvandling. De ökade etenselektiviteten från 19 % gradvis till 44 % medan C4+ minskade kolväteselektivitet från 39 % till 9 % inom de första 22 timmarna i drift. Efter induktionsperioden planade den katalytiska prestandan ut.
"Detta inducerades av den gradvisa ackumuleringen av kolhaltiga arter inuti SAPO-17-burarna allt eftersom reaktionen fortskrider. Det ledde till ett gradvis minskat fritt utrymme inuti buren", säger Prof. Bao.
De fann att diffusionskoefficientförhållandet för C2 till C4 korrelerades negativt med en effektiv utrymmeskoefficient (ESC), en deskriptor som definierades för att beskriva det effektiva utrymmet inuti SAPO-17-buren. Det indikerade mer hindrad diffusion för C4 än för C2 med det minskade fria utrymmet i buren. Dessutom skulle ett begränsat fritt utrymme också hindra den sekundära reaktionen av eten och därför gynna C2 selektivitet.
"Denna studie avslöjar en signifikant effekt av den dynamiska inneslutningen av SAPO-17-buren på produktselektiviteten", säger prof. Pan. Även om de flesta mikroporerna var upptagna (93 %) när induktionsperioden var avslutad, avaktiverades inte katalysatorn och den körde ganska stabilt i syngasomvandling.
Denna dynamiska inneslutning förväntas vara generell för ett antal reaktioner som involverar kolväten framför zeoliter. Förståelsen är väsentlig för vidare design av högpresterande zeolitbaserade katalysatorer för C1 kemi såväl som andra reaktioner som involverar kolväten. + Utforska vidare
