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Diffusion and catalyst efficiency in hierarchical zeolite catalysts

National Science Review 2020年第11期7卷 1726-1742页

作者： Peng Peng Xiong-Hou Gao Zi-Feng Yan Svetlana Mintova State Key Laboratory of Heavy Oil Processing China University of Petroleum Laboratory of Catalysis and Spectrochemistry (LCS) Normandy University National Graduate School of Engineering of Caen (ENSICAEN)University of Caen (UNICAEN) French National Center for Scientific Research (CNRS) Petrochemical Research Institute China National Petroleum Company

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 *** 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.

关键词： diffusion effectiveness factor pore connectivity hierarchical zeolite industrial catalyst advanced characterization

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