2025年10月，《高校化学工程学报》在知网网络首发题为《Ni/HZSM-5催化剂的制备及其在2-甲基-2-丁烯齐聚反应中的应用》的文献。该文献对 Ni/HZSM-5 催化剂的制备工艺、结构性能及其在烯烃齐聚反应中的应用进行了深入研究。欧世盛为该研究提供了设备支持。研究团队采用其HP-10 型双注射高压恒流输液泵，将2-甲基-2-丁烯液体原料以稳定流量输送至反应器，为催化活性评价实验的顺利开展提供了保障。

01导图

02实验方法

>>>>实验材料

实验所用材料均为分析纯，包括中性硅溶胶（SiO₂含量 30%、pH=7、Na₂O 含量 0.1%）、偏铝酸钠（NaAlO₂）、氢氧化钠（NaOH）、四丙基氢氧化铵（TPAOH，含量 25%）、氯化铵（NH₄Cl）、六水合硫酸镍（NiSO₄・6H₂O）及 2 - 甲基 - 2 - 丁烯，均购自国药化试。

>>>>制备方式

HZSM-5 采用诱导剂法水热合成。先将硅溶胶与 TPAOH 经室温搅拌 2h、100℃烘24h、冷却制得诱导剂；再将硅溶胶、去离子水、NaAlO₂、NaOH 混合搅拌，加入诱导剂搅拌2h后装入压力容弹，180℃烘箱中保持 40h；产物经过滤、洗涤、干燥后，通过 NH₄⁺离子交换（80℃下用 5wt% NH₄Cl 溶液交换 2 次）、过滤、干燥及 550℃焙烧 3h，得到 HZSM-5 分子筛。

Ni/HZSM-5 采用浸渍法合成。将 HZSM-5 样品分别加入 1.0wt%、3wt%、5.0wt% 浓度的 NiSO₄水溶液，80℃搅拌 0.5h，经洗涤、过滤、干燥后，550℃焙烧 3h，制得 Ni 负载量分别为 0.85%、1.39%、1.88% 的 Ni/HZSM-5 催化剂。

>>>>表征手段

采用多种手段对催化剂物理化学性质进行表征。XRD（Rigaku D/max-2600/pc，Cu Kα 辐射，2θ=5°~50°）分析晶体结构；XRF（Rigaku ZSX Primus II）测定元素组成；N₂吸附 / 脱附（Micromeritics ASAP 2020）计算比表面积与孔体积；NH₃-TPD（Auto-Chem II 2920）分析酸强度与酸量；Py-IR（Bruker Vertex 70）识别酸类型；SEM（FEI Nova Nano SEM 450）观察形貌。

>>>>评价方式

在微型固定床反应器（内径 10mm）中进行，催化剂装填量 5.0g。2 -甲基- 2 -丁烯经欧世盛 HP-10 双注射高压恒流输液泵以 0.05mL・min⁻¹ 流量注入，N₂经质量流量计以 18mL・min⁻¹ 通入；反应温度 250℃，系统压力 3.0MPa。

反应产物经 4.0℃冷阱气液分离，气相产物用岛津 2014 气相色谱仪在线分析（H₂/N₂/CO/CO₂用 TCD 检测器 + 5A 分子筛柱，C₁-C₆烃用 FID 检测器 + PLOT Al₂O₃/KCl 毛细柱）；液相产物用安捷伦 5977 GC/MSD 离线分析（质谱检测器 + J&W HP-PONA 毛细柱）。

03实验结果

>>>>表征结果

形貌结构方面，HZSM-5 为 2μm 左右球形聚集体，微晶尺寸 50nm 左右；Ni 引入未破坏 MFI 拓扑结构，NiSO₄在分子筛表面均匀分散；随 Ni 负载量增加，比表面积（HZSM-5 为 427m²・g⁻¹，1.88% Ni 样品为 354m²・g⁻¹）与微孔体积降低，外比表面积与介孔体积先增后减。

此外，HZSM-5 有弱酸（180~220℃）与中强酸（350~550℃）中心；Ni 负载使酸强度降低，弱酸量增加、中强酸量减少，Lewis 酸酸量显著提升（HZSM-5 为 0.017mmol・g⁻¹，1.88% Ni 样品为 0.069mmol・g⁻¹），Brønsted 酸先增后减。

>>>>性能评价结果

所有催化剂 2 - 甲基 - 2 - 丁烯转化率均超 80%，随 Ni 负载量先升后降，0.85% Ni 样品转化率最高，1.39% Ni 样品转化率低于 HZSM-5（因 Ni 阻塞孔道影响传质）。

HZSM-5 的 C₁₀（二聚产物）选择性最高；0.85% Ni 样品 C₁₅（三聚产物）选择性最高，高碳数产物占比提升；过量 Ni（1.39%、1.88%）使 Lewis 酸过多，裂化反应加剧，C₁₀以下产物增加，高碳数产物选择性降低。

04研究结论及意义

采用诱导剂法水热合成了纳米ZSM-5微晶聚集体，既保留了纳米级晶体在晶内扩散方面的优势，又具有微米级产物在工业生产上易于分离的特点。同时，该合成方法只有在诱导剂制备环节使用TPAOH，模板剂用量低，有效降低了原料成本。

采用浸渍法在HZSM-5分子筛中引入Ni物种，使催化剂的酸性发生明显变化，在降低酸强度的同时，产生了新的Lewis酸，并可以通过Ni的负载量调节Brønsted酸和Lewis酸的比例，进而改变催化剂的性能。

低 Ni 负载量的 Ni/HZSM-5 催化剂在 2-甲基-2-丁烯齐聚反应中可以促进高碳数产物的选择性，继续增加 Ni 负载量会造成分子筛比表面的减小影响转化率，并形成过多的 Lewis 酸导致齐聚反应过程中裂化能力增强而降低高碳数产物选择性，因此，可以通过 Ni/HZSM-5 酸性的调节开发适合不同馏分段产品的催化剂。

该研究为探索Ni/HZSM-5在烯烃齐聚反应中的应用提供了新思路。未来可根据目标产物馏分需求，通过调节 Ni 负载量定制催化剂，从而为炼化副产物（低碳烯烃）高值化转化及可持续航空燃料等绿色燃料生产提供技术支撑。

05主要图表

表 1：HZSM-5 和 Ni/HZSM-5 催化剂的结构性质

表 2：HZSM-5 和 Ni/HZSM-5 催化剂表面酸中心含量

图 6：HZSM-5 及 Ni/HZSM-5 催化剂的 2 - 甲基 - 2 - 丁烯齐聚反应产物的碳数分布

图 7：HZSM-5 及 Ni/HZSM-5 催化剂的 2 - 甲基 - 2 - 丁烯齐聚反应转化率随反应时间变化

图 8：HZSM-5 及 Ni/HZSM-5 催化剂的 C₁₀产物选择性随反应时间变化

图 9：HZSM-5 及 Ni/HZSM-5 催化剂的 C₁₅产物选择性随反应时间变化

图 10：HZSM-5 及 Ni/HZSM-5 催化剂的环烷烃和芳烃产物选择性随反应时间变化

参考文献

田大勇，郭磊，石梦雪，袁德林，刘俊伶．Ni/HZSM-5 催化剂的制备及其在2-甲基-2-丁烯齐聚反应中的应用[J/OL]．高校化学工程学报.

（https://link.cnki.net/urlid/33.1141.TQ.20251029.1344.002）