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苯二酚，包括邻苯二酚和对苯二酚，是重要的化工原料，广泛应用于医药、农药以及染料等行业，一般通过以金属掺杂的沸石分子筛作为催化剂，双氧水作为氧化剂的苯酚羟基化反应进行生产。沸石分子筛是一类晶态硅铝酸盐材料，其微孔特性会造成催化活性低并且容易失活，限制了其在苯酚羟基化中的实际应用。相比之下，多级孔沸石分子筛具有更好的扩散性能和催化性能。因此，开发多级孔沸石分子筛是苯二酚实现绿色生产的关键。本文主要研究ZSM-5沸石分子筛多级孔结构的可控设计及其在苯酚羟基化中的应用，研究具有重要的理论意义和应用价值。主要内容包括：
（1）以双子型季铵盐作为介孔导向剂通过水热合成法制备多级孔ZSM-5分子筛，通过控制合成条件调控沸石分子筛结构和性能。研究表明，晶化温度是同时构建空心形貌和多级孔结构的关键因素。对铁掺杂的空心多级孔ZSM-5沸石分子筛在苯酚羟基化反应中的催化活性进行了评价。在苯酚/H2O2摩尔比为1:1、65℃条件下，苯酚的转化率约为52.2%，苯二酚的选择性可达92.2%。
（2）以有机硅季铵盐作为介孔导向剂水热合成制备具有短程有序介孔结构的ZSM-5沸石分子筛。研究表明，有机硅季铵盐浓度的增加可以使其多级孔结构从有序介孔结构转变成蠕虫状介孔，而硅氧烷基团数量的减少会降低其介孔的有序度。具有短程有序介孔的Fe-ZSM-5沸石分子筛作为催化剂时，在苯酚/H2O2摩尔比为3:1、室温条件下，苯酚的转化率可达22.7%，苯二酚的选择性接近97.9%。
（3）为了探索定向设计ZSM-5沸石分子筛中多级孔结构的有效方法，通过设计合成双功能软模板剂制备了多级孔ZSM-5沸石分子筛。首先，将TPA+与单个疏水烷基链整合，得到了层状ZSM-5沸石分子筛。然后，通过调节疏水烷基链的数量，实现了对分子筛晶体生长方向的控制，限制了MFI晶体结构在a-c晶面的生长，形成了单晶胞线状ZSM-5沸石分子筛。得益于其优异的孔道连通性，在苯酚/H2O2摩尔比为3:1、室温条件下，苯酚的转化率约为26.1%，苯二酚的选择性可达98.9%。
（4）以碱处理和重结晶法制备了多级孔ZSM-5沸石分子筛和微孔-介孔ZSM-5/MCM-41复合分子筛。通过离子交换法对所得材料进行铁掺杂并比较其在苯酚羟基化中的催化性能。研究表明，具有晶内介孔的Fe-M-ZSM-5催化剂可以实现更高的苯二酚选择性，而具有二维六方有序介孔的Fe-ZSM-5/MCM-41催化剂具有更好的催化稳定性。
本论文研究发现具有更短扩散路径和更好孔道连通性的多级孔ZSM-5沸石分子筛可为苯酚羟基化提供更好的催化性能。
（1）以双子型季铵盐作为介孔导向剂通过水热合成法制备多级孔ZSM-5分子筛，通过控制合成条件调控沸石分子筛结构和性能。研究表明，晶化温度是同时构建空心形貌和多级孔结构的关键因素。对铁掺杂的空心多级孔ZSM-5沸石分子筛在苯酚羟基化反应中的催化活性进行了评价。在苯酚/H2O2摩尔比为1:1、65℃条件下，苯酚的转化率约为52.2%，苯二酚的选择性可达92.2%。
（2）以有机硅季铵盐作为介孔导向剂水热合成制备具有短程有序介孔结构的ZSM-5沸石分子筛。研究表明，有机硅季铵盐浓度的增加可以使其多级孔结构从有序介孔结构转变成蠕虫状介孔，而硅氧烷基团数量的减少会降低其介孔的有序度。具有短程有序介孔的Fe-ZSM-5沸石分子筛作为催化剂时，在苯酚/H2O2摩尔比为3:1、室温条件下，苯酚的转化率可达22.7%，苯二酚的选择性接近97.9%。
（3）为了探索定向设计ZSM-5沸石分子筛中多级孔结构的有效方法，通过设计合成双功能软模板剂制备了多级孔ZSM-5沸石分子筛。首先，将TPA+与单个疏水烷基链整合，得到了层状ZSM-5沸石分子筛。然后，通过调节疏水烷基链的数量，实现了对分子筛晶体生长方向的控制，限制了MFI晶体结构在a-c晶面的生长，形成了单晶胞线状ZSM-5沸石分子筛。得益于其优异的孔道连通性，在苯酚/H2O2摩尔比为3:1、室温条件下，苯酚的转化率约为26.1%，苯二酚的选择性可达98.9%。
（4）以碱处理和重结晶法制备了多级孔ZSM-5沸石分子筛和微孔-介孔ZSM-5/MCM-41复合分子筛。通过离子交换法对所得材料进行铁掺杂并比较其在苯酚羟基化中的催化性能。研究表明，具有晶内介孔的Fe-M-ZSM-5催化剂可以实现更高的苯二酚选择性，而具有二维六方有序介孔的Fe-ZSM-5/MCM-41催化剂具有更好的催化稳定性。
本论文研究发现具有更短扩散路径和更好孔道连通性的多级孔ZSM-5沸石分子筛可为苯酚羟基化提供更好的催化性能。