INVESTIGATION OF THE PHYSICOCHEMICAL AND CATALYTIC PROPERTIES OF MFI TYPE ZEOLITES SYNTHESIZED USING DEEP EUTECTIC SOLVENT
Authors: СТЕПАНОВ А.А. , ВЕЛИЧКИНА Л.М. , КОРОБИЦЫНА Л.Л. , АЛТУНИНА Л.К. 
Published: September 2024

Синтезированы образцы цеолита структурного типа MFI (ZSM-5) с использованием в качестве темплата пентаэритрита (ПЭР), или карбамида (КА), или глубокого эвтектического растворителя (ГЭР) - бинарной смеси, состоящей из смеси ПЭР и КА. Методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа установлено, что природа применяемых при синтезе цеолитов темплатов оказывает влияние на чистоту фазы и степень кристалличности полученных образцов. Изучены текстурные и кислотные свойства цеолитов и молибденсодержащих катализаторов, приготовленных на их основе методом сухого механического смешения с наноразмерным порошком молибдена. Показано, что текстурные свойства цеолитов зависят от природы темплата. Применение КА способствовало получению цеолита с максимальными значениями величин удельной поверхности и объема пор. Сила кислотных центров немодифицированных образцов в зависимости от структурообразующей добавки уменьшается в ряду: ГЭР > КА > ПЭР, а концентрация кислотных центров, наоборот, снижается для цеолитов в ряду: ПЭР > КА >ГЭР. Каталитическая активность синтезированных материалов изучена в процессах неокислительной конверсии метана и облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти. Установлена зависимость активности и стабильности образцов от их физико-химических свойств, обусловленных природой темплата. Показано, что цеолит, синтезированный с использованием ГЭР, и катализатор 4.0%Мо/ZSM-5, полученный на его основе, проявляют более высокую активность и стабильность в процессах неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды и облагораживании прямогонной бензиновой фракции нефти по сравнению с цеолитами ПЭР или КА и катализаторами на их основе.

Zeolites of the structural type ZSM-5 were synthesized using a template, which was pentaerythritol (PER), carbamide (CA), or a deep eutectic solvent (DES) - a binary mixture of PER and CA. It is determined by IR spectroscopy and X-ray diffraction analysis that the nature of the templates used in the synthesis of zeolites affects the phase purity and the degree of crystallinity of the obtained samples. The textural and acidic properties of zeolites and Mo-containing catalysts prepared from them by dry mechanical mixing with nanoscale molybdenum powder have been studied. It is shown that the textural properties of zeolites depend on the template nature. The use of CA promoted obtaining the zeolite with maximal specific surface area and pore volume. The strength of the acid centres of unmodified samples, depending on the structure-forming additive, decreases in the series: DES > CA > PER, and the concentration of acid centers of both types, on the contrary, decreases for zeolites in the series: PER > CA > DES. The catalytic activity of synthesized zeolites has been studied in the processes of non-oxidative methane conversion and refining of the straight-run gasoline fraction of oil. The dependence of the activity and stability of samples on their physicochemical properties caused by the template nature is determined. It has been shown that zeolite synthesized using DES and the 4.0%Mo/ZSM-5 catalyst obtained on its basis exhibit higher activity and stability in the processes of non-oxidative methane conversion into aromatic hydrocarbons and in upgrading the straight-run gasoline fraction of oil, in comparison with zeolite-based catalysts obtained using PER or CA.