稻壳硅基高效疏水磷钨酸催化剂在乙醇脱水中的作用：载体与水分的关键机制

【编辑推荐】本研究创新性地利用稻壳硅（RHSi）负载磷钨酸（PTA），开发出高效疏水型催化剂，在乙醇脱水反应中展现出56.72%转化率和72.29%二乙醚（DEE）选择性。揭示了载体来源（RHSi vs. 传统RHASi）对酸强度和疏水性的调控作用，阐明了水分导致PTA溶出/Keggin结构水解的失活机制，为生物质转化催化剂设计提供新思路。

　　

亮点

本研究通过简单环保的方法制备了稻壳硅（RHSi）负载磷钨酸（PTA）催化剂，其乙醇脱水性能显著优于二氧化钛（TiO₂）和三氧化二铝（Al₂O₃）载体。在200°C、W/F=13.72分钟、90wt%乙醇进料条件下，13wt%钨负载量的PTA/RHSi可实现56.72%乙醇转化率和72.29%二乙醚（DEE）选择性。有趣的是，稻壳硅的"碳残留"特性赋予其独特疏水性，使其在含水体系中表现优于传统稻壳灰硅（RHASi）。

催化剂表征

如表1所示，酸浸-煅烧法制备的RHSi具有185-235 m²/g比表面积和5.3-5.5 nm孔径。当PTA负载量达13wt%时，开始出现孔隙堵塞现象。XRD检测发现，更高负载量会导致PTA晶体聚集，就像"堵车"的纳米颗粒会降低催化效率。

结论

PTA/RHSi催化剂成功实现了活性位点与疏水载体的完美联姻。但要注意：水分就像"催化剂杀手"，会通过PTA溶出、Keggin结构水解和竞争吸附三重机制导致失活。虽然350°C热再生能恢复大部分活性，但PTA溶出造成的损伤就像"不可逆的衰老"，提示我们需进一步优化载体稳定性。