Met achtereenvolgens zuur, stoom en loog kun je de poriestructuur van zeolietkatalysatoren heel eenvoudig optimaliseren. Het levert een combinatie van drie poriediameters op die beter presteert tijdens katalytische kraakprocessen dan een ‘ruwe’ zeoliet, zo valt te lezen in Angewandte Chemie.

Het nut van zo’n combinatie zit in het feit dat de nauwste poriën verreweg de meeste katalytische activiteit vertonen, maar dat je voor de aan- en afvoer van je reactanten en producten liever veel wijdere poriën hebt. Naar een productiemethode die vanzelf een ideaal netwerk van sterk verschillende poriediameters oplevert, wordt al lange tijd vergeefs gezocht.. In de praktijk zijn de poriediameters van zeolieten daarom altijd een sub-optimaal compromis.

Krijn de Jong (Universiteit Utrecht), Sander van Donk (Total Research Center, Feluy, België) en François Fajula (Institut Charles Gerhardt, Montpellier, Frankrijk) hebben nu echter ontdekt dat je de aan- en afvoerporiën achteraf als het ware chemisch kunt uitboren, zodat je heel dicht bij het theoretische ideaal kunt komen.

Zoals bekend is de kristalstructuur van zeolieten opgebouwd uit aluminium, silicium en zuurstof. Het idee is nu om eerst met zuur, in combinatie met hete stoom, een deel van het aluminium weg te logen. Je krijgt dan kristallen met microporiën (1 nm diameter) en mesoporiën van 30 nm.

Behandel je het kristal vervolgens met loog, dat een deel van het silicium wegvreet, dan worden de mesoporiën nog iets wijder en ontstaat bovendien een netwerk van nauwere mesoporiën (3 nm) dat de grootste en de kleinste poriën met elkaar verbindt.

De redactie van Chemical & Engineering News vergelijkt het met een autowegennet met ‘supersnelwegen’, gewone snelwegen en lokale weggetjes.

De onderzoekers hebben zulke zeolieten al met succes uitgeprobeerd. Ze claimen dat ze tijdens ‘hydrocracking’-processen een vrijwel ideale selectiviteit vertonen en leiden tot een hogere diesel- en kerosineopbrengst.

bron: C&EN

Onderwerpen