化学学报 ›› 2022, Vol. 80 ›› Issue (4): 438-443.DOI: 10.6023/A21120619 上一篇 下一篇
所属专题: 中国科学院青年创新促进会合辑
研究通讯
江辉波a,b, 林姗姗a,b, 徐玉平b, 孙径b, 徐忠宁b,*(), 郭国聪b,*(
)
投稿日期:
2021-12-31
发布日期:
2022-04-28
通讯作者:
徐忠宁, 郭国聪
作者简介:
基金资助:
Huibo Jianga,b, Shanshan Lina,b, Yuping Xub, Jing Sunb, Zhongning Xub(), Guocong Guob(
)
Received:
2021-12-31
Published:
2022-04-28
Contact:
Zhongning Xu, Guocong Guo
About author:
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二甲氧基甲烷(Dimethoxymethane, DMM)作为一种基础有机化学品, 在树脂、溶剂、燃料等领域具有广泛用途. 传统合成方法采用甲醇甲醛缩合, 反应效率比较低. 亚硝酸甲酯(CH3ONO)是一种性质活泼的气体, 可由甲醇、O2、NO在无需催化剂的条件下获得, 其反应活性比甲醇高很多. 通过亚硝酸甲酯在常压条件下催化分解可以高效制备DMM. 本工作系统研究了不同类型分子筛的酸性对亚硝酸甲酯催化分解制备DMM的影响规律, 催化活性顺序为: NaY (97%)=HY (97%)>HZSM-5 (90%)>Hβ (89%)>NaZSM-5 (18%)>Naβ (6%), DMM选择性顺序为: NaY (53%)>HY (12%)=Naβ (12%)>NaZSM-5 (7%)>Hβ (4%)>HZSM-5 (3%), 其中NaY分子筛是一种性能优异的亚硝酸甲酯分解制备DMM的催化剂. 通过X射线衍射(XRD)、比表面及孔隙度分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、吡啶红外(Py-FTIR)等结构表征手段, 发现分子筛的酸性位点是促进亚硝酸甲酯分解的活性中心, 而Na+和Al物种的Lewis酸是高选择性生成DMM的关键. 本工作可为DMM提供一种新的高效合成路线.
江辉波, 林姗姗, 徐玉平, 孙径, 徐忠宁, 郭国聪. NaY分子筛Lewis酸促进甲醇经亚硝酸甲酯分解制二甲氧基甲烷※[J]. 化学学报, 2022, 80(4): 438-443.
Huibo Jiang, Shanshan Lin, Yuping Xu, Jing Sun, Zhongning Xu, Guocong Guo. Lewis Acid in NaY Zeolite High Selectively Catalyze Methanol to Dimethoxymethane via Methyl Nitrite※[J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(4): 438-443.
Sample | SBET a/ (m2•g-1) | Vmic b/ (cm3•g-1) | Vmes c/ (cm3•g-1) | Average Dp d/ nm |
---|---|---|---|---|
NaY | 918.05 | 0.32 | 0.05 | 4.81 |
HY | 866.37 | 0.30 | 0.05 | 5.73 |
HZSM-5 | 324.36 | 0.10 | 0.04 | 6.05 |
Hβ | 594.81 | 0.17 | 0.29 | 9.15 |
Sample | SBET a/ (m2•g-1) | Vmic b/ (cm3•g-1) | Vmes c/ (cm3•g-1) | Average Dp d/ nm |
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NaY | 918.05 | 0.32 | 0.05 | 4.81 |
HY | 866.37 | 0.30 | 0.05 | 5.73 |
HZSM-5 | 324.36 | 0.10 | 0.04 | 6.05 |
Hβ | 594.81 | 0.17 | 0.29 | 9.15 |
Sample | Conversion/% | Selectivity/% | ||
---|---|---|---|---|
MF | DMM | MeOH | ||
HY | 97 | 69 | 12 | 19 |
HZSM-5 | 90 | 79 | 3 | 18 |
Hβ | 89 | 80 | 4 | 16 |
NaY | 97 | 29 | 53 | 18 |
NaZSM-5 | 18 | 45 | 7 | 48 |
Naβ | 6 | 25 | 12 | 63 |
Sample | Conversion/% | Selectivity/% | ||
---|---|---|---|---|
MF | DMM | MeOH | ||
HY | 97 | 69 | 12 | 19 |
HZSM-5 | 90 | 79 | 3 | 18 |
Hβ | 89 | 80 | 4 | 16 |
NaY | 97 | 29 | 53 | 18 |
NaZSM-5 | 18 | 45 | 7 | 48 |
Naβ | 6 | 25 | 12 | 63 |
Sample | Lewis acid sites/ (μmol•g -1) | Brönsted acid sites/ (μmol•g -1) |
---|---|---|
HY | 71.4 | 210.0 |
HZSM-5 | 10.7 | 183.9 |
Hβ | 81.6 | 111.2 |
NaY | 437.9 | 8.7 |
NaZSM-5 | 102.4 | 11.3 |
Naβ | 71.6 | 7.1 |
Sample | Lewis acid sites/ (μmol•g -1) | Brönsted acid sites/ (μmol•g -1) |
---|---|---|
HY | 71.4 | 210.0 |
HZSM-5 | 10.7 | 183.9 |
Hβ | 81.6 | 111.2 |
NaY | 437.9 | 8.7 |
NaZSM-5 | 102.4 | 11.3 |
Naβ | 71.6 | 7.1 |
Sample | Conversion/% | Selectivity/% | |
---|---|---|---|
MF | DMM | ||
HY | 97 | 69 | 12 |
NaY | 97 | 29 | 53 |
NaY-TEOS | 96 | 34 | 40 |
Sample | Conversion/% | Selectivity/% | |
---|---|---|---|
MF | DMM | ||
HY | 97 | 69 | 12 |
NaY | 97 | 29 | 53 |
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