多级孔ZSM-5分子筛孔道结构调控对正戊烷催化裂解制轻烯烃的全局反应模型构建与优化

本文通过双模板法合成具有可调微/介孔比例的多级孔ZSM-5分子筛，创新性地建立了整合催化剂孔道特性参数（Smeso、SBET、Vmeso/Vtotal）的全局反应模型，精准预测正戊烷裂解制乙烯（C2H4）和丙烯（C3H6）的产物分布（误差<3.51%），为高性能石脑油裂解催化剂设计提供了理论框架。

　　

亮点

• 首创整合多级孔参数的全局反应模型，突破传统模型仅关联酸性质的局限

• 揭示介孔体积比（V_meso/V_total）是调控轻烯烃选择性的关键开关

• 发现乙烯产率对介孔表面积（S_meso）敏感，而丙烯更依赖总表面积（S_BET）

材料与方法

采用四丁基氢氧化磷（TBPOH）和四丙基氢氧化铵（TPAOH）双模板剂合成多级孔ZSM-5系列（SP、SP-1T、SP-2T、SP-3T），通过氮气吸脱附测定孔结构参数（详见表S1），结合氨程序升温脱附（NH₃-TPD）和吡啶红外（Py-FTIR）表征酸性位点分布。

全局模型构建

基于28组孔参数组合场景，建立包含6个关键描述符的数学模型：

1. 1.

   介孔表面积（S_meso）主导乙烯生成路径

2. 2.

   总比表面积（S_BET）调控丙烯选择性的"分子高速公路"

3. 3.

   介孔体积占比（V_meso/V_total）>60%时，轻烯烃总收率提升37%

结论

该模型如同"分子筛孔道导航仪"，精准预测C₂-C₃烯烃收率，指导设计出V_meso/V_total达0.68的优化催化剂，为工业级石脑油低温高效转化提供"按需定制"的孔道设计蓝图。