分子篩催化劑的研究進(jìn)展

王堅(jiān)　汪穎軍　所艷華　程璐　張杰　李賀霞

摘要：綜述了常用分子篩催化劑的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)了烷烴異構(gòu)化的反應(yīng)特點(diǎn)，介紹了具有代表性的中孔分子篩類催化劑、硅磷鋁分子篩類催化劑、雜多酸等催化劑的合成方法、條件及應(yīng)用前景。著重介紹了各類催化劑的性能和最新研究狀況，具體包括MCM-41、SAPO-11、沸石分子篩等，同時(shí)對(duì)目前面臨研究問(wèn)題進(jìn)行概述。最后指出綠色、中低溫合成烷烴異構(gòu)化催化劑將是未來(lái)的研究熱點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：催化劑；催化劑載體；烷烴異構(gòu)化；催化

中圖分類號(hào)：TQ 426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0460（2017）01-0160-05

從德籍化學(xué)家W.Ostwald（1853-1932）首先定義催化劑開始，催化劑作為化學(xué)反應(yīng)中重要媒介，其發(fā)展受各國(guó)科學(xué)人員的廣泛關(guān)注。隨著石油資源的日益短缺與人們對(duì)腈綸、化纖等石化產(chǎn)品需求變高的矛盾日益突出及人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐漸提高，在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，重質(zhì)油煉化技術(shù)、低副產(chǎn)品高轉(zhuǎn)化技術(shù)、加氫催化劑器外預(yù)硫化技術(shù)、低能耗物耗技術(shù)等亟待發(fā)展，而這些新技術(shù)均需要催化劑的參與。種類不同的催化劑在應(yīng)用方面各有差異，如廣泛應(yīng)用于石油化工的多級(jí)復(fù)合孔分子篩，主要應(yīng)用于氧化還原催化反應(yīng)的金屬及過(guò)渡金屬催化劑，在聚合，氧化，加氫等反應(yīng)中反應(yīng)活性相當(dāng)良好的絡(luò)合催化劑，非晶態(tài)鎳骨架合金催化劑等，本文就不同催化劑的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述。

1 傳統(tǒng)烷烴異構(gòu)化催化劑

通過(guò)在無(wú)定型載體上負(fù)載Pd，Pt等貴金屬可制得耐高溫雙金屬催化劑，如早期常用的Pt/SiO₂-Al₂O₃，雖然該催化劑操作溫度高（300-450℃）抗毒穩(wěn)定性強(qiáng)，但高溫條件下金屬催化劑形態(tài)易發(fā)生改變，導(dǎo)致催化活性隨著反應(yīng)時(shí)間的加長(zhǎng)而急劇下降及高溫時(shí)催化裂解能力提高，從而使產(chǎn)品收率降低，對(duì)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的不適應(yīng)，使該類型催化劑已被淘汰；通過(guò)在分子篩載體表面負(fù)載活性金屬可制得中溫型催化劑如NNI-1，F(xiàn)I-15，HS-10，ZSM型分子篩等，異構(gòu)化反應(yīng)為放熱型反應(yīng)，在中溫條件（200-300℃）下平衡轉(zhuǎn)化率雖然不高，但由于沸石分子篩晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整，較大的表面積和強(qiáng)大的晶孔內(nèi)部庫(kù)侖場(chǎng)激化作用等特性使它成為性能優(yōu)異的催化劑，使該類型催化劑為目前研究重點(diǎn)；通過(guò)在AlCl₃，F(xiàn)eCl₃等處理的載體上負(fù)載Pd，Pt等貴金屬可制得傅克反應(yīng)型低溫催化劑，如1-8（UOP出品），RD-291（Engelhard出品），BPlsom催化劑等，雖然反應(yīng)條件溫和（200℃以下），但Lewis酸中如AlCl₃，F(xiàn)eCl₃等容易發(fā)生水解反應(yīng)，不利于催化，而且傅克反應(yīng)型催化劑表面分子量越多時(shí)其副反應(yīng)也相應(yīng)增多，反應(yīng)過(guò)程需持續(xù)添加氯對(duì)設(shè)備損耗較大，目前該類型催化劑的應(yīng)用正逐年減少。

2 新型烷烴異構(gòu)化催化劑

2.1 中孔分子篩類催化劑

1992年，Kresge等在堿性條件下合成出M41S系列分子篩，由于其孔徑（1.5～10nm）打破了傳統(tǒng)微孔分子篩如ALP04-8等孔徑不超過(guò)1.2nm的界限，而且作為一種新型納米結(jié)構(gòu)材料，MCM-41分子篩以其六方有序的孔道排列，較大的比表面積和吸附容量等特點(diǎn)，使它可以為石化過(guò)程中參與反應(yīng)的重油反應(yīng)物進(jìn)行擇型反應(yīng)提供效率極高的酸性活性中心，而且該類分子篩的孔徑，酸性濃度及強(qiáng)度可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，在渣油催化裂化、重油催化加氫、烷基異構(gòu)化等酸催化領(lǐng)域，MCM-41分子篩均具有相當(dāng)大的研究潛力。目前，MCM-41分子篩的主要合成方法有3種，即水熱晶法，室溫合成高溫焙燒法和微波誘導(dǎo)合成法。高雄厚，毛文學(xué)等以高溫法合成MCM-41分子篩，實(shí)驗(yàn)闡明先水洗干燥后焙燒的程序步驟能顯著提高分子篩的熱穩(wěn)定性，且高溫焙燒可提高M(jìn)CM-41分子篩晶相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。孟桂花，吳建寧課題組采用微波法合成MCM-41中孔分子篩并通過(guò)SEM了解到該分子篩有部分團(tuán)聚，結(jié)晶度高，輪廓明顯，大小均勻等優(yōu)點(diǎn)。研究結(jié)構(gòu)顯示，介孔分子篩的催化性能會(huì)因?yàn)锳l，W，Mo等金屬的滲入發(fā)生獨(dú)特改變。例如，羅楠，曹陽(yáng)等以水熱法制備Zr-MCM-41，通過(guò)原位摻雜引入酸性中心Zr，MCM-41的酸值和比表面積均相應(yīng)增大，進(jìn)而提高催化劑催化活性。姜琳琳，龍化云等通過(guò)等體積共浸漬法制的純硅MCM-41和Ti-MCM-41載體，比較試驗(yàn)表明負(fù)載Ti能使載體表面酸性相對(duì)增強(qiáng)，而且骨架Ti對(duì)烯烴飽和的抑制作用相當(dāng)明顯，但比分子篩表面積稍有減少。李望良，柳云驥等采用水熱法合成了不同SiO₂/Al₂O₃的MCM-41介孔分子篩，表征結(jié)果顯示由于分子篩骨架中鋁含量的增加，其酸性位也增加。這是由于A1在硅基介孔材料骨架中以兩種配位狀態(tài)存在，酸位也不同，絕大多數(shù)為四配位鋁所產(chǎn)生的B酸位，其余為六配位的L酸位。Wolffa T等發(fā)現(xiàn)，MCM-41分子篩骨架中摻雜鋁含量不同時(shí)，負(fù)載活性組分所得的催化劑酸性有較大差異，針對(duì)這一特性，后期學(xué)者可以對(duì)催化劑酸性進(jìn)行調(diào)控。MCM-41分子篩的成功應(yīng)用是催化劑合成史一次質(zhì)的飛躍，MCM-41分子篩不僅在石油脫硫催化，重質(zhì)油加工，大分子精細(xì)化學(xué)品合成等領(lǐng)域都展現(xiàn)了寬廣的應(yīng)用前景，而且在精細(xì)化學(xué)吸附，光催化及納米材料等領(lǐng)域中均表現(xiàn)出優(yōu)異性能。但MCM-41分子篩的應(yīng)用依然有大量工作需要改進(jìn)，如增加晶體的結(jié)晶度，提高分子篩的酸性及水熱穩(wěn)定性等。可以預(yù)測(cè)，隨著分子篩催化劑的進(jìn)一步研究，MCM-41分子篩的應(yīng)用將步入新的臺(tái)階。

2.2 硅磷鋁分子篩類催化劑

從UOP公司首次成功合成AIPO₄分子篩到Lok等在UOP的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性將Si原子引入AlPO₄系列分子篩骨架中，合成出一系列結(jié)構(gòu)不同的磷酸硅鋁（SAPO）分子篩起。SAPO分子篩由PO₄，AlO₄，SiO₄構(gòu)成的四面體三維骨架結(jié)構(gòu)，該骨架結(jié)構(gòu)具有電負(fù)性從而能進(jìn)行陽(yáng)離子交換反應(yīng)，是典型的質(zhì)子酸結(jié)構(gòu)；孔道結(jié)構(gòu)可以從六元環(huán)到十二元環(huán)，中等酸強(qiáng)度使其可進(jìn)行不同大小的分子吸附擴(kuò)散反應(yīng)；而且SAPO分子篩系列水熱穩(wěn)定性卓越，基于各種優(yōu)良特性，該類分子篩的開發(fā)與利用受到了廣泛的關(guān)注。在石油加工過(guò)程中，作為主反應(yīng)的正構(gòu)烷烴臨氫異構(gòu)化涉及到提高汽油辛烷值，降低柴油凝固點(diǎn)，提高潤(rùn)滑油質(zhì)量等，因而提高該反應(yīng)收率成為研發(fā)基本點(diǎn)。而且隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)理念的日益加深，采用加鉛手段提高汽油辛烷值的傳統(tǒng)方法將逐步被淘汰，C₅/C₆烷烴異構(gòu)化后辛烷值可提高30～70個(gè)單位，硅磷鋁分子篩類催化劑可顯著提高烷烴異構(gòu)化程度，定將得到迅速發(fā)展。

SAPO-11分子篩催化劑作為硅磷鋁分子篩類催化劑家族的典型代表，孔徑大小合適且酸性不強(qiáng)，在烷烴異構(gòu)化反應(yīng)中活性和選擇性都相對(duì)較高，這種特性使其在石油產(chǎn)品催化裂化，潤(rùn)滑油臨氫脫蠟降凝等加工中應(yīng)用較為廣泛。楊娜，王紅英等以SAPO-11分子篩作為載體制備Pt/SAPO-11雙功能催化劑，研究了當(dāng)碳數(shù)不同時(shí)長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴臨氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)規(guī)律有何異同。結(jié)果表明，溫度較低時(shí)，正構(gòu)烴異構(gòu)化選擇性與碳鏈長(zhǎng)度無(wú)關(guān)；當(dāng)溫度和碳數(shù)增加時(shí)，由于發(fā)生裂化反應(yīng)，正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)化率提高同時(shí)產(chǎn)品選擇性降低；在Pt/SAPO-11催化劑上進(jìn)行的長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴裂化反應(yīng)裂化產(chǎn)物與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，低轉(zhuǎn)化率時(shí)，主要為加氫裂化且裂化產(chǎn)物碳數(shù)目均勻，高轉(zhuǎn)化率時(shí)以酸催化裂化為主，裂解產(chǎn)物碳數(shù)目分布有所差別。劉維橋研發(fā)小組用分步浸漬法分別制備了Pt/SAPO-11、Zn-Pt/SAPO-11、Ni-Pt/SAPO-11金屬催化劑，表征結(jié)果顯示，催化劑的比表面積和孔容大小因?yàn)榻饘僦鷦╀\和鎳的加入將有所降低，但分子篩總體結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生根本性改變；Zn的引入降低Pt/SAPO-11催化劑的B酸含量但L酸和總酸均有少量增加；Ni的引入使Pt/SAPO-11催化劑催化劑的B酸L酸以及總酸量及C₇異構(gòu)體的選擇性降低。劉平，任杰等采用二正丙胺和二異丙胺混合物為模板劑，通過(guò)改變模板劑用量以及混合模板劑中DPA與DIPA配比合成多個(gè)SAPO-11分子篩樣品，以正十四烷臨氫異構(gòu)反應(yīng)為例檢驗(yàn)所制備催化劑活性和異構(gòu)化選擇性。結(jié)果表明，當(dāng)模板劑用量較低時(shí)，樣品結(jié)晶度有所下降，而且分子篩骨架中僅有少量硅被引入時(shí)，樣品酸量不足反應(yīng)活性變差，這可以通過(guò)增加模板劑用量加以改善；雙胺法的應(yīng)用不但可以充分解決以IPA為模板劑所帶來(lái)的雜晶問(wèn)題，而且還提高了樣品結(jié)構(gòu)骨架中si的分散度，從而增強(qiáng)催化劑酸性。自SAPO分子篩首次合成以來(lái)，研究結(jié)果表明，合成過(guò)程中如硅源的差異、晶化條件的不同、介質(zhì)的改變等SAPO分子篩呈現(xiàn)出不同的酸性，中強(qiáng)酸或者強(qiáng)酸的催化性能可應(yīng)用于絕大多數(shù)烴類反應(yīng)，如催化裂化，催化重整，加氫異構(gòu)化等。以SAPO-11為代表的分子篩，在長(zhǎng)鏈烷烴異構(gòu)化反應(yīng)中具有優(yōu)良選擇性，之后進(jìn)一步工作中，研究人員可以從調(diào)整分子篩孔徑大小孔結(jié)構(gòu)，增大比表面積及增強(qiáng)分子篩酸性和酸平衡方面做更深層次的研究。

2.3 沸石分子篩類催化劑

沸石分子篩在工業(yè)催化中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如使石油化工過(guò)程中煉油與催化裂化實(shí)現(xiàn)了高效率轉(zhuǎn)化。在石化工業(yè)中降低FCC汽油中烯烴的含量為首要問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外降烯烴技術(shù)主要有兩種，一是通過(guò)催化裂化助劑和新型催化劑配方，增加氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)使烯烴飽和；如Y型分子篩等能使汽油中的大分子烯烴有選擇性地裂化為C3C4烯烴，高硅鋁比沸石可增加異構(gòu)化反應(yīng)程度，降低辛烷值損；另一種是采用催化裂化汽油醚化技術(shù)。相較于無(wú)定形硅鋁，沸石分子篩具有如下特點(diǎn)：活性好、單程轉(zhuǎn)化率高、抗污染性能優(yōu)良、高吸附量和獨(dú)特的擇形吸附等，因此此類分子篩在各類催化反應(yīng)中應(yīng)用范圍廣泛。

根據(jù)鋁含量不同八面沸石分子篩可分為X型和Y型兩種，八面沸石分子篩的骨架結(jié)構(gòu)是由β籠和六角柱籠構(gòu)成，β籠中的四個(gè)六元環(huán)通過(guò)氧橋正四面體相互連接，構(gòu)成立方晶系。這特殊的晶型使Y型分子篩具有發(fā)達(dá)的二次孔結(jié)構(gòu)，相對(duì)均勻的鋁分布及相對(duì)較高的熱穩(wěn)定性。在FCC催化劑中，稀土改性可以明顯提高催化劑的選擇性，并成功應(yīng)用于石油化工中的吸附脫硫，同時(shí)在烷烴異構(gòu)化中作用也舉足輕重。研究Y型分子篩對(duì)對(duì)催化反應(yīng)的影響規(guī)律具有重要意義。

蘭州煉化公司石化研究院針對(duì)我國(guó)催化裂化汽油辛烷值偏低的現(xiàn)狀，開創(chuàng)性的開發(fā)了一種稀土超穩(wěn)Y型裂化催化劑；之后孫書紅，龐新梅等用稀土元素對(duì)NHSY分子篩進(jìn)行改性并成功制的REUSY型分子篩，以該組分為活性組分的催化劑對(duì)干氣、焦炭的選擇性優(yōu)于對(duì)比劑并能明顯提高汽油辛烷值，且負(fù)載稀土元素能顯著提高催化活性。劉璞生，高雄厚等制備了一系列稀土含量不同的Y型分子篩，當(dāng)分子篩中負(fù)載的稀土含量增加時(shí)，Y分子篩強(qiáng)酸中心也相應(yīng)增強(qiáng)進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)重質(zhì)餾分油的催化裂解能力，提高辛烷值含量，但該反應(yīng)也有弊端，即由于裂解過(guò)強(qiáng)，較易產(chǎn)生過(guò)量的焦炭和干氣，不利于工業(yè)生產(chǎn)；通過(guò)綜合考慮張樂(lè)，高雄厚實(shí)驗(yàn)得出稀土含量在4%上下浮動(dòng)時(shí)，投入產(chǎn)出比相對(duì)較高。Y分子篩金屬溶液處理后催化劑的酸性質(zhì)和加氫裂化評(píng)價(jià)性能均有相當(dāng)大的改變，如偏鎢酸銨溶液作處理液時(shí)由于部分W⁶⁺在在分子篩內(nèi)與硅鋁鍵發(fā)生鍵合反應(yīng)，從而使催化劑B酸量減少，酸性位點(diǎn)與加氫位點(diǎn)間的距離也因之變小，當(dāng)催化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較高時(shí)得到的柴油選擇性也相應(yīng)提高；當(dāng)用含Ni離子的溶液作處理液時(shí)，催化劑的B酸量和總酸量均相應(yīng)提高，溫度的改變對(duì)催化劑的影響效果叫明顯?？傊ㄟ^(guò)對(duì)不同原料油理化性質(zhì)的了解和操作工藝的不同，合理使用不同RE含量的Y型分子篩催化劑可以有不同的催化效果。

2.4 鉬基催化劑

在抗硫性能，長(zhǎng)短鏈烷烴異構(gòu)化中，鉬基催化劑均有優(yōu)異的性能，過(guò)度金屬氧化物具有氧化還原和酸堿兩方面的催化功能，是多相催化家族中的重要成員，提高過(guò)渡金屬氧化物催化劑行性能和擴(kuò)展應(yīng)用范圍是多相催化劑領(lǐng)域的長(zhǎng)期研究課題。Mo，W，Ti等過(guò)渡金屬碳氧化物、氧化物在正構(gòu)烷烴異構(gòu)化反應(yīng)中催化性能或選擇性均表現(xiàn)優(yōu)良，在用作催化劑或者催化載體中均有較大潛力。預(yù)計(jì)中國(guó)煉油能力將從2010年的約5億f/a、2015年的5.5億t/a提高到2020年的8億t/a，隨著中國(guó)石化公司煉油能力及石油催化加氫能力的提高，鈷鉬鎢等催化劑的應(yīng)用將更普遍。

由于鉬基催化劑中催化活性活性相不同，鉬基催化劑可分為MoO₂，MoO_xC_y和部分還原態(tài)氧化鉬（MoO_x）三大類。從Katrib A課題組首批研究以MoO₂用作飽和烴骨架異構(gòu)化催化反應(yīng)的催化劑以來(lái)，過(guò)渡金屬氧化物由于具有特殊的電子結(jié)構(gòu)使其電子層較易得失電子，氧化還原性能較強(qiáng)，耐熱抗毒性強(qiáng)同時(shí)還對(duì)光熱敏感便于催化劑的調(diào)變等性能且目前，較之于傳統(tǒng)程序升溫還原法合成鉬基催化劑材料，XuChuan等人采用CVD（化學(xué)氣相沉淀法）合成Mo₂C超導(dǎo)晶體，該材料以優(yōu)良的穩(wěn)定性，較大的表面積和超導(dǎo)性等特點(diǎn)使鉬基催化劑再次受到廣泛關(guān)注。J.H.Bitter，Daniel R第一次說(shuō)明碳化物粒子大小是影響碳化鉬催化劑加氫活性的關(guān)鍵因素，當(dāng)碳化鉬晶體顆粒大小由2nm提高到10nm時(shí)，其活性能提升近2倍。以日本MatsudaT為領(lǐng)導(dǎo)的研究小組用部分還原態(tài)MoO_x為催化劑，正庚烷的異構(gòu)化反應(yīng)結(jié)果表明MoO_x催化劑在催化活性和異構(gòu)化選擇性中均優(yōu)于Pt/USY分子篩，MoO_x催化劑的雙功能性質(zhì)也成為研究的重點(diǎn)；進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)闡明，還原溫度、時(shí)間及氫氣流速均對(duì)催化活性均有影響，MoO_x催化劑對(duì)正庚烷異構(gòu)化反應(yīng)的催化活性逐漸加強(qiáng)，直至24h之后才保持穩(wěn)定不變。當(dāng)適量Ni負(fù)載到MoO_x催化劑內(nèi)部時(shí)，正庚烷異構(gòu)化反應(yīng)選擇性有少量增加，但MoO_x催化劑的穩(wěn)定性大幅提升。TakagiT等研究成果注明，MoO_x進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)裂解產(chǎn)物主要是C₃和C₄，但負(fù)載貴金屬時(shí)，雖然異構(gòu)化產(chǎn)物的選擇性及分布狀況沒(méi)有明顯變化，但裂解產(chǎn)物為主要為C₁僅含有有少量C₆。分子篩積炭將導(dǎo)致催化劑失活，故必須采用合適的孔道結(jié)構(gòu)從而減少擴(kuò)散阻塞所導(dǎo)致的積炭；鐵，錳，鉬等作為優(yōu)良的活性組分，實(shí)驗(yàn)室多用于催化劑的改性，為了抑制分子篩失活，分子篩載體的調(diào)變作用尤為重要。LiYong gang等采用NH₄F溶液對(duì)負(fù)載Mo的HZSM-5分子篩進(jìn)行處理，TGA和傳真照片測(cè)量表明，Mo-HZSM-5分子篩高度耐焦炭沉積，這主要由于預(yù)處理的HZSM-5分子篩時(shí)在B酸被大量消除的原因。

國(guó)內(nèi)方面汪穎軍劉麗瑩等對(duì)骨架型催化劑MoO_x-SiO₂以及載型催化劑MoO_x/SiO₂進(jìn)行研究，MoO_x-SiO₂催化劑不但使MoO_x催化劑的穩(wěn)定性變強(qiáng)，而且提高了催化劑的活性和選擇性；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明無(wú)論是MoO₃還是負(fù)載5%Ni的Ni-MoO₃催化劑，同一還原條件時(shí)正庚烷異構(gòu)化的催化活性均能大幅提升；通過(guò)進(jìn)一步比較，雖然兩種催化劑均能提升正庚烷異構(gòu)化反應(yīng)，但當(dāng)還原反應(yīng)時(shí)間越短或還原溫度越低時(shí)，兩種催化劑對(duì)正庚烷轉(zhuǎn)化率影響差別較大，但鎳組分的加入可顯著提高轉(zhuǎn)化率。梅德清，李顯明等探究鉬基催化劑的表面活性相結(jié)構(gòu)及改善碳煙催化氧化特性，測(cè)試表明隨著鉬負(fù)載量的逐漸增加，活性組分MoO₃由非晶態(tài)或小晶態(tài)向正交晶系MoO₃結(jié)晶區(qū)轉(zhuǎn)變；碳煙氧化特征溫度與MoO₃/TiO₂催化劑上所擔(dān)載的鉬含量有關(guān)，鉬擔(dān)載量增加時(shí)特征溫度降低，催化劑催化活性呈遞增趨勢(shì)，閾值效應(yīng)與比表面積對(duì)催化無(wú)明顯影響，僅與活性組分MoO₃含量呈正比關(guān)系。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)科研項(xiàng)目更加重視，國(guó)內(nèi)科研能力穩(wěn)步提高，烷烴異構(gòu)化催化劑作為石油催化裂化，有機(jī)合成等反應(yīng)重要的催化劑，其研究也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。近幾年，也出現(xiàn)了新的烷烴異構(gòu)化生產(chǎn)技術(shù)，但是依然有部分技術(shù)、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題沒(méi)有解決，想要放大實(shí)驗(yàn)室成果進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，就需要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)研究方案。為了減少對(duì)環(huán)境的污染和最大化經(jīng)濟(jì)效益探索開發(fā)更高效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的催化劑已成為研究熱點(diǎn)。截至目前，在各種催化劑的研究與開發(fā)技術(shù)中，由于鎢基催化劑合成技術(shù)比較成熟，顧實(shí)驗(yàn)研究也相對(duì)透徹；短鏈烷烴異構(gòu)化反應(yīng)中，固體超強(qiáng)酸及雜多酸催化劑擁有較好的選擇性，但當(dāng)烷烴分子是長(zhǎng)鏈時(shí)，反應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)化率與選擇性相斥的現(xiàn)狀亟需研究人員進(jìn)一步探索。隨著社會(huì)生產(chǎn)水平的提高，為了適應(yīng)生產(chǎn)，烷烴異構(gòu)化催化劑的研究改進(jìn)方向要有以下幾個(gè)方面：

（1）使催化劑的制備方法和應(yīng)用范圍進(jìn)一步多樣化，并優(yōu)化生產(chǎn)工工藝，減少污染。

（2）充分研究催化劑的性質(zhì)，組分之間的內(nèi)在機(jī)理及應(yīng)用利弊，并綜合考慮其應(yīng)用工業(yè)化生產(chǎn)的可行性。例如應(yīng)用烴類選擇氧化制取含氧化合物時(shí)，提高催化劑的選擇性更加重要；在低溫下依然具有理想催化活性的催化劑對(duì)于放熱反應(yīng)意義重大等。

（3）對(duì)催化劑進(jìn)行改進(jìn)的重點(diǎn)主要為提高催化劑的活性，提升反應(yīng)的選擇性和延長(zhǎng)催化劑使用壽命幾個(gè)方面，從而提高工業(yè)化生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的質(zhì)量；改進(jìn)催化劑使用要求主要涵蓋在反應(yīng)條件方面，例如降低反應(yīng)溫度，壓力等，從而使催化過(guò)程中的損耗浪費(fèi)降到最少。