階層ゼオライト触媒の拡散と触媒効率

拡散制限の低下と触媒効率の向上を伴う階層ゼオライトの調製は、過去数十年以内にゼオライトと多孔質材料化学の分野で重要な焦点となっています。このレビューでは、階層ゼオライトと産業触媒の拡散と触媒効率に焦点を当てます。化学反応工学の観点からの2つのレベルの階層（ゼオライト成分レベルと産業触媒レベル）での拡散と触媒効率の利点を分析します。Zeoliticコンポーネントレベルでは、触媒有効性因子の強化に適用される戦略に基づいた3種類のメソポアが提示されます。（i）「機能的拡散性を高める）。（ii）「補助メソポア」（拡散長の減少）;（iii）「統合されたメソポア」（その組み合わせ）。産業用触媒レベルでは、構成要素間の位置と相互接続性が明らかになります。多成分ゼオライトベースの産業触媒における階層細孔相互接続性は、液体触媒亀裂と双方向の水分化触媒によって例証されます。高度なin situおよび/またはオペランド分光、顕微鏡および回折技術を使用して、階層ゼオライト成分と触媒体レベルの両方での産業ゼオライト触媒の合理的な設計を完全に理解できます。

The preparation of hierarchical zeolites with reduced diffusion limitation and enhanced catalyst efficiency has become a vital focus in the field of zeolites and porous materials chemistry within the past decades. This review will focus on the diffusion and catalyst efficiency of hierarchical zeolites and industrial catalysts. The benefits of diffusion and catalyst efficiency at two levels of hierarchies (zeolitic component level and industrial catalyst level) from a chemical reaction engineering point of view will be analysed. At zeolitic component level, three types of mesopores based on the strategies applied toward enhancing the catalyst effectiveness factor are presented: (i) 'functional mesopores' (raising effective diffusivity); (ii) 'auxiliary mesopores' (decreasing diffusion length); and (iii) 'integrated mesopores' (a combination thereof). At industrial catalyst level, location and interconnectivity among the constitutive components are revealed. The hierarchical pore interconnectivity in multi-component zeolite based industrial catalysts is exemplified by fluid catalytic cracking and bi-functional hydroisomerization catalysts. The rational design of industrial zeolite catalysts at both hierarchical zeolitic component and catalyst body levels can be fully comprehended using the advanced in situ and/or operando spectroscopic, microscopic and diffraction techniques.