HZSM-22分子筛催化甲醇制烃（MTH）反应失活机制的分子层面解析及其抗积碳设计启示

本研究深入解析了HZSM-22分子筛在甲醇制烃（MTH）反应中的失活机制，利用高分辨率质谱技术（MALDI FT-ICR MS）首次鉴定出具有并苯、联苯和芴结构的积碳分子，揭示了其线性生长路径和空间限域效应，为设计抗积碳催化剂提供了分子层面的理论依据。

　　

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Catalyst preparation

HZSM-22的合成参照先前报道的方法[44]。合成样品在马弗炉中600°C空气气氛下煅烧10小时以去除模板剂，得到K-ZSM-22。随后，将K-ZSM-22在1 mol/L NH₄NO₃溶液中于80°C搅拌进行离子交换，循环三次（3 × 2小时），离心后得到NH₄-ZSM-22。产物在120°C烘箱中干燥过夜，再于550°C煅烧4小时获得H型分子筛。

Catalysis performances of the MTH reaction

分子筛通道的空间纳米限域效应不仅显著加速化学反应[43,[48], [49], [50]]，还精细调控反应路径和产物选择性[43,49,50]。积碳分子紧密贴合沸石孔道，其尺寸接近孔道维度。HZSM-22独特的一维10-MR拓扑结构限制了积碳分子的异构多样性，使其呈现高度有序的线性生长模式，为解析分子结构提供了理想模型体系。

Conclusions

本研究以一维10-MR孔道的HZSM-22分子筛为模型，降低了MTH反应复杂性。其简单孔道结构促使芳烃在孔道内有序线性生长。结合高分辨率MALDI FT-ICR MS与GC-MS技术，我们鉴定出以并苯型、联苯型和芴型结构为主的积碳分子构型。MALDI FT-ICR MS谱图揭示了积碳分子的线性生长规律，深化了对分子筛失活机制的理解，并为设计抗积碳催化剂提供了理论基础。