ZSM-5酸度与晶体形貌调控甲硫醇烷基化甲苯中对二甲苯选择性研究

来自研究人员的研究表明，为解决甲苯与甲基硫醇烷基化反应中对二甲苯选择性低的问题，通过调控ZSM-5分子筛的酸度（0.29–0.79 mmolNH3 gcat?1）和晶体形貌，发现板状堆叠晶体结构可实现对二甲苯选择性高达75%，显著优于立方或球形聚集形态（40%），为芳烃择形催化提供了新策略。

　　

研究表明，在甲苯与甲基硫醇（methyl mercaptan）的烷基化反应中，H-ZSM-5分子筛因其三维孔道结构和适中孔径表现出高活性和抗失稳特性。研究人员系统比较了四种不同硅铝比（Si/Al = 15、25、40、75）的ZSM-5催化剂，其酸量分别为0.79、0.65、0.43和0.29 mmol_NH3 g_cat^?1。实验发现，催化活性随酸量增加而上升，在酸量达到0.43 mmol_NH3 g_cat^?1时转化率趋于稳定（约25%）。提高反应温度（375–475?°C）虽可提升转化率，但会加剧催化剂失活。

尤为关键的是，对二甲苯（para-xylene）的选择性强烈依赖于ZSM-5的晶体形貌：板状薄片堆叠结构能最大化正弦孔道（sinusoidal channels）的开口，使对位异构体自由扩散，从而获得高达75%的选择性；而立方或类球状晶体的聚集体仅达40%。低温与短接触时间也有利于对位产物生成。该研究为多孔材料形貌调控与择形催化机制提供了重要见解。