MCM-22分子筛的生长机制及其在异戊烯寡聚化中的催化应用研究

本文系统研究了以六亚甲基亚胺(HMI)为有机结构导向剂(OSDA)合成的MCM-22分子筛的生长机制及其催化性能。通过XRD、FT-IR、SEM等表征手段结合DFT计算和固态核磁共振技术，揭示了分子筛在宏观层面的外延生长规律和微观层面T1-T5位点的铝分布特征。研究发现HMI与两性有机硅烷的协同作用可优化介孔结构和酸性位点，使异戊烯二聚反应的选择性和收率分别达到94.8%和85.0%，为烯烃寡聚化催化剂设计提供了理论依据。

　　

Highlight

MCM-22分子筛采用六亚甲基亚胺(HMI)作为有机结构导向剂(OSDA)合成，具有广泛应用价值。典型样品的生长机制研究显示：宏观层面通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)证实了插层结构的外延生长；微观层面通过密度泛函理论(DFT)计算和固态核磁共振技术，不仅完全区分了分子筛的8种不同T位点，还证实了HMI对T₁、T₂、T₃和T₅位点的导向作用。

Materials

MCM-22分子筛合成使用以下未经纯化的化学品：酸性硅溶胶(SiO₂)、铝酸钠(Al₂O₃)、六亚甲基亚胺(HMI)、十八烷基二甲基三甲氧基硅烷丙基氯化铵(TPOAC)等。

Characterization of MCM-22 zeolite

图1展示了MCM-22前驱体及其煅烧后样品的XRD谱图。所有前驱体样品在2θ为6.5°、7.2°、8.0°、9.6°、25°和26°处均显示出特征衍射峰，分别对应于(002)、(100)、(101)、(102)、(220)和(310)晶面反射。通过动态结晶法生长的MWW-x样品在3天内完全形成晶体结构。

Conclusion

对于以HMI作为OSDA合成的典型MCM-22分子筛：宏观层面经历了初级和次级凝胶转化、无定形前驱体向小层状晶体的转变以及向插层结构的外延生长；微观层面，随着SiO₂/Al₂O₃比值的增加，HMI/Al逐渐升高。结合文献报道和分子筛特性分析，发现骨架铝主要富集在T₁、T₂、T₃和T₅位点。