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吡啶碱及其衍生物作为一项重要的化工原料,广泛用于医药、农药、燃料、合成橡胶等领域。目前大多数吡啶碱的工业生产是基于以HZSM-5作为催化剂的醛氨缩合反应(奇奇巴宾反应)工艺。然而在该项工艺中,使用的具有单一微孔孔道的传统HZSM-5分子筛催化剂容易积碳失活,给工业生产造成了不小的损失,因此如何通过一些有效的改性方法来提高传统HZSM-5的活性和稳定性变的愈发重要。本文首先选用四种不同的介孔模板剂(CTAB、PTEOS、DDAC和PDD-AM)来合成多级孔HZSM-5分子筛并进行醛氨缩合反应评价,发现以DDAC为介孔模板剂合成的分子筛不仅具有相互贯穿的微介孔结构、较大的比表面积和较大的介孔孔容,很好的发挥了微孔的择型催化性能和介孔的促进传质作用,而且具有相对较多的总酸量和最多的强酸量,为反应提供了充足的反应活性中心,最终表现出了其在醛氨缩合反应中的活性高于其他分子筛。接着,本文选用DDAC为介孔模板剂,合成了五种不同硅铝比(SiO2/Al2O3=50、100、150、200和250)的HZSM-5分子筛样品并进行醛氨缩合反应评价,结果显示硅铝比为100的样品不仅具有较高的结晶度,还具有最大的比表面、总孔容以及较高的酸量,在醛氨缩合反应中表现出了较高的反应活性,其吡啶碱收率最高可达49%。最后本文运用原子层沉积(ALD)技术分别对制备出的微孔(SiO2/Al2O3=100)和多级孔分子筛(SiO2/Al2O3=100,DDAC作为介孔模板剂)进行了 ZnO薄膜涂覆。结果显示,涂覆的薄膜会改变两种分子筛孔道分布;此外,在相同ALD循环数下,由于多级孔分子筛含有晶内介孔,降低了原子层沉积过程中前驱体在分子筛微孔中的扩散阻力,导致了多级孔分子筛修饰后的Zn含量要高于微孔分子筛;在同样负载条件下,ALD在微孔分子筛表面涂覆的薄膜为层状而在多级孔分子筛表面涂覆的薄膜为斑点状;反应评价结果显示样品DDAC&ALD/HZSM-5不仅进一步提高的了反应活性和稳定性,同时还降低了HZSM-5在催化醛氨缩合反应过程中的积碳速率,这是因为ALD修饰并未改变HZSM-5的微介孔孔道结构,但改善了其酸性分布,降低了强酸含量,从而有利于目标产物的形成和积碳的减少,最终表现出较高的吡啶碱收率和较低的积碳速率。