Nanostrukturní materiály pro katalýzu a ochranu životního prostředí

Nový, ekologicky vstřícný postup výroby kyselých katalyzátorů na bázi zeolitů beta

Nový, ekologicky vstřícný postup výroby kyselých katalyzátorů na bázi zeolitů beta
Nový, ekologicky vstřícný postup výroby kyselých katalyzátorů na bázi zeolitů beta

Zeolity jsou mikroporézní hlinitokřemičitany s třídimenzionální krystalickou mřížkou. V současnosti představují křemíkem bohaté zeolity nejpočetnější a nejdůležitější skupinu heterogenních katalyzátorů používaných v chemickém průmyslu (zpracování ropy, petrochemie, příprava základních surovin pro chemickou výrobu, eliminace oxidů dusíku). Beta zeolit patří mezi několik průmyslově nejvýznamnějších z nich, protože představuje jediný průmyslově dostupný zeolit s třídimenzionální strukturou kanálů s velkým průměrem, navíc na rozdíl od ostatních zeolitů s kyselými centry Lewisovského typu s unikátními katalytickými schopnostmi.

Pro aplikaci zeolitických katalyzátorů je potřeba jejich masová produkce. Ta v případě křemíkem bohatého zeolitu beta v současnosti probíhá s nutným použitím sodíkových iontů při hydrotermální syntéze. Pro vytvoření kyselých katalytických center je ale nezbytné odstranění sodných iontů z kanálů zeolitu a vytvoření protonové formy postsyntézními úpravami – odstranění organického templátu kalcinací, převedení kalcinované Na-formy zeolitu do amonné iontovou výměnou a převedení amonné formy na protonovou další vysokoteplotní kalcinací.

Našemu týmu se podařilo vyvinout nový syntézní postup zeolitu beta bez použití sodných iontů při syntéze, který lze pomocí kalcinace rovnou převést na kyselou formu použitelnou jako katalyzátor. Odpadá tak jak nutnost iontové výměny zeolitu do amonné formy, která produkuje značné mmnožství odpadních vod, tak nutnost energeticky náročné druhé vysokoteplotní kalcinace. Při správné kalcinační procedure přitom vzniklý katalyzátor vykazuje vysoké množství přístupných katalytických Lewisovských center.

 

Effect of alkali-free synthesis and post-synthetic treatment on acid sites in beta zeolites
K. Mlekodaj, J. E. Olszowka, V. Tokarova, E. Tabor, A. Kasparek, J. Novakova, G. Stavova, O. Gonsiorova, L. Peliskova, J. Brus, R. Pilar, P. Klein, J. Dedecek, Molecules, 25 (2020) 3434