硼掺杂 MOR 沸石助力二甲醚羰基化制乙酸甲酯：优化催化性能新突破

在煤制乙醇工艺中，二甲醚（DME）羰基化制乙酸甲酯（MA）是关键步骤，但 MOR 沸石催化剂易失活。研究人员通过在 MOR 沸石合成中引入 H3BO3制 H-MOR (nB) 催化剂。结果显示，H-MOR (7.8B) 性能最佳，为优化 MOR 沸石催化性能提供思路。

　　随着全球对清洁能源需求的增加以及对碳排放问题的日益关注，煤制乙醇成为了缓解煤炭直接燃烧带来环境问题的潜在途径。在这一工艺路线中，以煤基二甲醚（DME）和一氧化碳为原料，通过羰基化反应制备乙酸甲酯（MA），再经加氢制乙醇的技术备受瞩目。然而，其中二甲醚羰基化制乙酸甲酯这一关键步骤，却面临着催化剂失活的难题，严重限制了该工艺的可持续发展。

为了解决这一问题，研究人员开展了关于硼（B）掺杂 MOR 沸石对二甲醚羰基化制乙酸甲酯催化性能影响的研究。虽然文中未提及具体研究机构，但他们通过在 MOR 沸石合成过程中引入不同含量的 H₃BO₃ ，制备出具有特定酸性的 H-MOR (nB) 催化剂，并深入探究其在二甲醚羰基化反应中的表现。研究发现，硼的引入虽然对 MOR 沸石的晶体结构影响较小，但却显著改变了酸性位点的分布。在众多测试样品中，H-MOR (7.8B) 展现出了最佳性能，其二甲醚转化率达到 43%，乙酸甲酯选择性高达 97.5% ，且稳定性优于未掺杂硼的 H-MOR (0B)。这一研究成果为优化 MOR 沸石在二甲醚羰基化过程中的酸性，提升其催化性能提供了重要依据，论文发表在《Applied Surface Science》上。

在研究方法上，研究人员采用了多种表征技术。通过 X 射线衍射（XRD）确定合成的 H-MOR (nB) 沸石的晶体结构；利用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）等技术对样品进行全面分析；借助氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、氨气红外光谱（NH₃-IR）研究样品的酸性；运用¹¹B 魔角旋转核磁共振（¹¹B MAS NMR）和²⁷Al 魔角旋转核磁共振（²⁷Al MAS NMR）探究硼和铝在沸石中的分布情况；还利用密度泛函理论（DFT）计算对实验结果进行进一步验证。

在研究结果方面，从沸石的结构性质来看，XRD 结果表明所有合成的 H-MOR (nB) 沸石都呈现出与 MOR 沸石标准图谱一致的衍射峰，证实了成功合成目标沸石。硼的掺杂对沸石的织构和结构性质影响较小，但却对沸石中铝的分布产生显著作用。

从酸性位点分布角度，研究发现硼的引入改变了不同位置酸性位点的比例。具体来说，硼的引入增加了八元环侧袋（8-MRS）中活性 T3 位点的比例，同时减少了十二元环（12-MR）中易导致催化剂失活的 T4 位点。这种变化使得 8-MRS 中的布朗斯特酸位点（BAS）含量和强度增加，从而提升了催化性能。

在催化性能测试中，不同样品的表现差异明显。在所有测试的样品中，H-MOR (7.8B) 展现出最为优异的性能，其在反应条件下的二甲醚转化率最高可达 43%，乙酸甲酯选择性高达 97.5% ，并且在稳定性方面优于 H-MOR (0B)。

研究结论表明，通过在合成凝胶中引入不同量的 H₃BO₃ ，成功制备了一系列 H-MOR (nB) 沸石，并对其在二甲醚羰基化制乙酸甲酯反应中的催化性能进行了深入研究。硼可以少量地整合到 MOR 沸石框架中，虽然对沸石的织构和结构性质影响不大，但却显著改变了铝的分布以及相应的酸性位点性质。其中，H-MOR (7.8B) 在催化反应中表现最佳。

该研究的重要意义在于，为优化 MOR 沸石在二甲醚羰基化反应中的酸性提供了新的思路和方法。通过调控硼的掺杂量，可以精准地调节沸石的酸性位点分布，提高催化剂的活性和稳定性，这对于推动煤制乙醇工艺的发展具有重要的理论和实践价值，有望为相关工业生产提供更高效、稳定的催化剂，助力实现煤炭资源的清洁、高效利用。