创纪录！四院院士于吉红，重磅JACS！

研究概述

具有高二氧化硅/三氧化二铝比（SiO2/Al2O3， SAR）的超稳Y型（Ultrastable Y，USY）分子筛（Faujasite-type，FAU）已被广泛应用于流化催化裂化和加氢裂化过程。

然而，它们的制备通常涉及繁琐的后处理步骤，这些步骤不可避免地引入了缺陷、框架外物种和成分梯度。

2025年5月8日，吉林大学于吉红、闫文付、华东理工大学朱卡克在国际知名期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Direct Synthesis of Highly Siliceous Faujasite-type Zeolite Enabled by Low Charge Density Organic Structure-directing Agents》的研究论文。

在本文中，作者报告了一种直接合成的FAU型分子筛，其SAR值达到了创纪录的21.28，这种分子筛在异丙基苯（cumene）和直馏柴油的催化裂化中展现出了卓越的催化性能。

这一成果是通过使用高硅初始凝胶和晶种，以及四甲基铵（TMA+）和四丁基铵（TBA+）阳离子等低电荷密度的有机结构导向剂（OSDA），同时尽量减少高电荷密度的无机Na+阳离子的使用而实现的。

研究人员综合运用核磁共振（NMR）分析，包括二维（2D）异核相关（HETCOR）实验（1H–13C、1H–27Al、1H–29Si），以及基于同步辐射X射线衍射的Rietveld精修，揭示了以下两点：

（1）TMA+和TBA+阳离子在初始凝胶中优先与硅（Si）物种而非铝（Al）物种相互作用，促进了硅在FAU结构长程有序中的结合；

（2）TMA+阳离子被紧密限制在方钠石（sodalite， sod）笼中，而TBA+阳离子则占据了八面沸石（faujasite，fau）超笼，并呈现出折叠的丁基链构型。

低电荷密度OSDA阳离子的包裹，加上高电荷密度Na+阳离子的排除，使得合成的Y型分子筛具有21.28的高SAR值。

与传统USY型分子筛相比，这种合成的Y型分子筛在异丙基苯裂解中展现出更好的耐久性和更高的活性，并且在直馏柴油催化裂化中，焦炭生成量减少了28%，同时对目标产物（液化石油气（LPG）和汽油）的选择性相当。

图文解读

图1：分子筛的XRD分析和结构表征

图2：合成规模的XRD和SEM分析

图3：催化性能测试

文献信息

Direct Synthesis of Highly Siliceous Faujasite-type Zeolite Enabled by Low Charge Density Organic Structure-directing Agents, J. Am. Chem. Soc., 2025. https://doi.org/10.1021/jacs.4c18522

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