《ACS Catalysis》近期刊載題為
HPW Monomer-Confined FAU Zeolite with Modulated Acidity for
Efficient Benzene Alkylation 文章，其中作者使用了Micromeritics 物理吸附儀 ASAP 2460 進(jìn)行表征研究，并通過麥克特色的 HS-2D-NLDFT 模型得到小于 0.3 納米的孔徑分布數(shù)據(jù)，為均相催化劑的固載化和酸性質(zhì)調(diào)控提供了新思路。
摘要
文章報道了一種新型固體酸催化劑 HPW@USY-x（x代表磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），通過將單分散的磷鎢酸（HPW）單體封裝在 FAU 沸石（USY）的超籠中，實現(xiàn)了酸強度和酸密度的精準(zhǔn)調(diào)控。
實驗結(jié)果表明，HPW@USY-0.50 催化劑因其適中的質(zhì)子酸強度和優(yōu)化的反應(yīng)物/產(chǎn)物脫附能，在苯與環(huán)己烯的烷基化反應(yīng)中表現(xiàn)出卓越的催化性能，實現(xiàn)了 100% 的環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率和 99.2% 的環(huán)己基苯選擇性。此外，該催化劑通過 HPW 與 USY 的協(xié)同作用，顯著提升了反應(yīng)物的吸附能力和產(chǎn)物的脫附效率，同時展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。本研究為均相催化劑的固載化和酸性質(zhì)調(diào)控提供了新思路。
本文作者使用 Micromeritics ASAP 2460 物理吸附儀器對負(fù)載不同含量的 HPW@USY 以及未負(fù)載的 USY 的微孔比表面、孔徑分布和孔體積進(jìn)行了表征。表征時采用了氬氣和氫氣雙氣體 HS-2D-NLDFT 模型耦合分析，得到了 3 埃以下的孔徑分布，有力地分析了 USY 超籠的結(jié)構(gòu)。隨著 HPW 的負(fù)載量提高，HPW@USY 的微孔比表面和孔體積也隨之下降。
* 數(shù)據(jù)結(jié)果
麥克獨家特色模型
Micromeritics 特色的氫氣 HS-2D-NLDFT-Ultramicropore zeolite 模型考慮了氫氣的量子效應(yīng)，引入了量子作用勢，是分析超微孔（<1 nm）和極微孔（<0.7 nm）沸石和分子篩材料的絕佳選擇。
傳統(tǒng)的比表面計算方法如 BET 方法不能用于超微孔孔道比表面的計算，并且一些基于宏觀熱力學(xué)的孔徑分布計算方法，諸如 MP、BJH、DH 等也無法計算超微孔材料的孔徑分布。引入經(jīng)典理論方法如密度泛函 DFT，是目前計算微孔、乃至超微孔的有效手段。雖然氮氣和氬氣是常用的吸附質(zhì)氣體，但是氮氣和氬氣的 DFT 模型卻很難有效地計算超微孔的孔徑分布。
為了解決以上問題，使用氫氣（分子運動學(xué)直徑：0.289 nm；四極矩：2.2·1040 cm2）作為探針氣體分子表征超微孔結(jié)構(gòu)是個不錯的選擇。氫氣分子由于其較小的四極矩和極化率和分子運動學(xué)直徑，能夠快速輸運到孔道內(nèi)部發(fā)生吸附。另外，氫氣吸附可以在液氮溫度下進(jìn)行。在液氮溫度下，氫分子流體為超臨界流體，這也是氫分子可以快速擴(kuò)散到超微孔內(nèi)部的一個重要原因。
* 利用 Micromeritics 儀器和特色模型，
得到某超微孔沸石的極微孔部分孔徑分布
上圖顯示了利用液氮溫度下的氫氣吸附，通過麥克的氫氣 HS-2D-NLDFT 模型，得到了某材料的極微孔部分，孔徑分析的下限達(dá)到了 0.296 nm。
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