三维分级介孔沸石限域高分散双金属NiCo纳米颗粒在生物质衍生香兰素加氢脱氧反应中的性能增强研究

本研究通过自下而上限域蒸汽辅助结晶(SAC)一锅法合成三维分级ZSM-5沸石封装NiCo纳米颗粒(NiCo@3DHZ5)，创新性地解决了传统催化剂微孔结构单一、金属稳定性差的问题。该催化剂在香兰素HDO反应中展现出卓越性能：180°C/1.5MPa H2条件下实现香兰素完全转化且2-甲氧基-4-甲基苯酚(MMP)产率达100%，无氢条件下仍能获得98.7%产率。沸石骨架封装效应使催化剂具备6次循环的优异热稳定性。

　　

Highlight

本研究通过自下而上限域蒸汽辅助结晶(SAC)一锅水热法合成三维分级ZSM-5沸石封装NiCo纳米颗粒(NiCo@3DHZ5)，应用于香兰素加氢脱氧(HDO)反应。表征显示：高稳定性NiCo纳米合金被封装在3DHZ5骨架中，强金属-沸石相互作用促进氢吸附和活性氢原子溢流，三维分级结构加速含氧底物扩散。受限合金颗粒与沸石表面酸性位点的协同作用实现了香兰素选择性转化。

Preparation and characterization of the catalysts

图1a展示不同催化剂的制备示意图。NiCo@3DHZ5采用SAC一锅法合成，乙二胺配位策略可稳定金属前驱体并与沸石骨架硅铝有效耦合。PS球模板形成三维分级孔道结构，ZSM-5晶种溶液的加入能缩短结晶时间并提高结晶度。

Conclusions

在香兰素HDO体系中，由于强金属-载体相互作用，合金化NiCo NPs均匀分布在三维分级结构的介孔中。三维分级孔道结构促进反应物扩散，受限金属纳米颗粒与沸石酸性位点协同实现香兰素高效转化。优化后的NiCo@3DHZ5在180°C/1.5MPa H₂条件下实现MMP 100%产率，无氢条件下仍保持98.7%产率，且具备6次循环的优异稳定性。