酸与盐改性沸石调控二醇选择性催化转化及乙二醇纯化的作用机制

《Separation and Purification Technology》：Roles of acid and salt in the modification of zeolite for the selectively catalytic conversion of diols and purification of ethylene glycol

本文系统研究了HCl和Li2CO3改性β沸石对C3-6二醇（PG/BG）与乙二醇（EG）分离的催化机制。通过酸处理扩孔促进底物扩散，盐处理调控酸位分布，显著提升PG/BG转化率的同时抑制EG低聚化反应。NH3-TPD和Py-IR证实强酸位（Br?nsted酸）稳定性高，而弱酸位和EFAL（额外骨架铝）易被去除，为二醇选择性转化提供了新型催化剂设计策略。

　　

材料

乙二醇（EG，99 wt%）、1,2-丙二醇（PG，99 wt%）、1,2-丁二醇（BG，98 wt%）、盐酸（37 wt%）、碳酸锂（Li₂CO₃，99 wt%）等试剂购自国药集团。为模拟生物质氢解产物的真实组成，反应原料包含73 wt% EG、20 wt% PG和7 wt% BG。

酸与盐处理过程中沸石组成和孔结构的变化

通过元素分析发现，HCl处理0.5小时后沸石的铝含量显著降低，延长处理时间则变化平缓，表明部分铝物种易被酸溶出，而其余铝物种具有耐酸性。Li₂CO₃处理后铝含量基本稳定，但锂元素成功负载，印证了离子交换作用。氮吸附实验显示酸处理使沸石产生介孔，比表面积和孔容增加，宛如为反应物分子开辟了"高速通道"；盐处理则主要优化微孔分布，提升择形催化能力。

结论

采用酸-盐协同改性策略，成功制备了具有梯度酸位和分级孔道的β沸石。酸处理引发的脱铝作用不仅扩宽孔道，还意外增强了超强酸位密度；盐处理则精准调变酸性分布，选择性保留强Br?nsted酸位用于脱水反应，同时削弱导致副反应的弱酸位。这种"疏堵结合"的改性方式，为生物基二醇的高效分离提供了催化剂设计新范式。