ZSM-5@t-ZrO2制备及其对甲硫醇催化合成影响机制

采用水热包覆法和物理共混法分别制备了ZSM-5@t-ZrO₂和ZSM-5/t-ZrO₂复合催化剂,并以ZSM-5和t-ZrO₂为对比参考,研究了不同结构催化剂的物化性质和催化性能。在此基础上,借助漫反射傅里叶变换红外光谱,考察了反应温度和预硫化操作对ZSM-5@t-ZrO₂复合催化剂上甲醇和硫化氢反应分子吸附转化的影响。结果表明,水热包覆环境修饰了ZSM-5@t-ZrO₂复合催化剂的物化性质,提升了甲醇硫醇化反应的催化性能和抗积碳积硫失活能力。在反应压力1 MPa、反应温度380 ℃、预硫化1 h、N₂流量100 mL/min的条件下,甲醇转化率、甲硫醇选择性及甲硫醇收率分别达到92.02%、90.56%和82.76%。硫化氢分子在ZSM-5@t-ZrO₂催化剂的碱位上吸附解离为巯基,进而攻击甲氧基,这是甲硫醇合成反应的速率控制步骤。380 ℃的反应温度和预硫化操作有助于构建形成匹配的甲氧基和巯基生成速率,在提高催化性能的同时还可有效降低积碳积硫形成速率。