Doklady ChemistryDoklady ChemistryДоклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах2686-95353034-5111The Russian Academy of Sciences69581310.7868/S3034511125040031CHEMISTRYХИМИЯResearch ArticleCRYSTALLIZATION OF THE SILICOALUMOPHOSPHATE MOLECULAR SIEVE SAPO-5 FROM REACTION GELS WITH DIFFERENT SiO2/Al2O3 RATIOS AND ITS APPLICATION IN HYDROISOMERIZATION OF n-HEXADECANEКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СИЛИКОАЛЮМОФОСФАТНОГО МОЛЕКУЛЯРНОГО СИТА SAPO-5 ИЗ РЕАКЦИОННЫХ ГЕЛЕЙ С РАЗЛИЧНЫМ СООТНОШЕНИЕМ SiO2/Al2O3 И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ГИДРОИЗОМЕРИЗАЦИИ н ГЕКСАДЕКАНАSerebrennikovD. V.СеребренниковД. В.d25c25@yandex.ruFilippovaN. A.ФилипповаН. А.MalunovA. I.МалуновА. И.KuvatovaR. Z.КуватоваР. З.TravkinaO. S.ТравкинаО. С.KutepovB. I.КутеповБ. И.AgliullinM. R.АглиуллинМ. Р.Institute of Petrochemistry and Catalysis, Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of SciencesИнститут нефтехимии и катализа Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук150820255231VOL 523, NO (2025)ТОМ 523, № (2025)182805112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/2686-9535/article/view/695813

Microporous silicoaluminophosphate molecular sieves SAPO-5 are considered promising acidic catalysts for hydrocarbon conversion processes. However, their catalytic performance is hindered by diffusion limitations, which can be mitigated by reducing crystal size and fine-tuning the acidic properties. The effect of the initial SiO2/Al2O3 ratio in the synthesis gel on the structural and acidic features of SAPO-5 was investigated using XPS, XRD, SEM, N2 adsorption–desorption, NH3-TPD, and IR spectroscopy. An increase in silicon content was found to decrease crystal size and enhance the external surface area. The concentration of Brønsted acid sites reaches a maximum, suggesting limited Si incorporation into the framework. In the hydroisomerization of n-hexadecane, the highest catalytic activity and selectivity towards isoparaffins were observed for the SAPO-5 sample with the smallest crystals and the highest acidity. These findings demonstrate that the structural and acidic properties of SAPO-5 can be effectively controlled through adjustment of the synthesis gel composition.

Микропористые силикоалюмофосфатные молекулярные сита SAPO-5 рассматриваются как перспективные кислотные катализаторы для превращения углеводородов. Однако их эффективность ограничена диффузионными затруднениями, которые можно минимизировать уменьшением размера кристаллов и оптимизацией кислотных свойств. Методами РФлА, РФА, СЭМ, адсорбции–десорбции N2, ТПД-NH3 и ИК-спектроскопии исследовано влияние исходного соотношения SiO2/Al2O3 в геле на структурно-кислотные характеристики SAPO-5. Установлено, что увеличение содержания кремния снижает размер кристаллов и повышает внешнюю удельную поверхность. Концентрация бренстедовских кислотных центров близка к максимуму при SiO2/Al2O3 = 0.3, что указывает на ограниченное внедрение Si в каркас. В реакции гидроизомеризации н-гексадекана максимальная активность и селективность по изопарафинам достигаются на образце Pt/SAPO-5 с наименьшим размером кристаллов (200–300 нм), высокой кислотностью (концентрация бренстедовских кислотных центров составляет 137 мкмоль г–1) и высокой степенью кристалличности (не менее 90%). Полученные данные подтверждают возможность управления структурой и кислотными свойствами материала за счет регулирования состава исходного геля.

molecular sievessilicoaluminophosphate SAPO-5nanosized crystalshydroisomerization of n-paraffinsмолекулярные ситасиликоалюмофосфат SAPO-5высокодисперсные кристаллыPt-катализаторыгидроизомеризация н-парафиновРабота выполнена в рамках государственного задания ИНК УФИЦ РАН (тема №FMRS-2024-0012 “Молекулярно-ситовые бифункциональные каталитические системы получения низкозастывающих дизельных топлив”).Potter M.E. // ACS Catal. 2020. № 10. P. 9758–9789. https://doi.org/10.1021/acscatal.0c02278Hartmann M., Elangovan S.P. // Adv. Nanoporous Mater. 2010. V. 1. P. 237–312. https://doi.org/10.1016/S1878-7959(09)00104-2Aljajan Y., Stytsenko V., Rubtsova M., Glotov A. // Catalysts. 2023. № 13. P. 1363. https://doi.org/10.3390/catal13101363Wang Q., Zhang W., Ma X., Liu Y., Zhang L., Zheng J., Wang Y., Li W., Fan B., Li R. // Fuel. 2023. V. 331. P. 125935. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125935Baerlocher C., McCusker L.B., Olson D.H. Atlas of zeolite framework types. AMS, Elsevier, 2007. 404 p.Potter M.E., Kezina J., Bounds R., Carravetta M., Mezza T.M., Raja R. // Catal. Sci. Technol. 2018. V. 8. № 20. P. 5155–5164. https://doi.org/10.1039/C8CY01370EPotter M.E., Cholerton M.E., Kezina J., Bounds R., Carravetta M., Manzoli M., Gianotti E., Lefenfeld M., Raja R. // ACS Catal. 2014. V. 4. № 11. P. 4161–4169. https://doi.org/10.1021/cs501092bPotter M.E., O’Malley A.J., Chapman S., Kezina J., Newland S.H, Silverwood I.P. // ACS Catal. 2017. V. 7. № 4. P. 2926–2934. https://doi.org/10.1021/acscatal.6b03641Jadav D., Bandyopadhyay R., Tsunoji N., Sadakane M., Bandyopadhyay M. // Mater. Today: Proc. 2021. V. 45. P. 3726–3732. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.986Qi J., Jin Q., Zhao K., Zhao T. // J. Porous Mater. 2015. V. 22. P. 1021–1032. https://doi.org/10.1007/s10934-015-9976-yDanilina N., Krumeich F., Van Bokhoven J.A. // J. Catal. 2010. V. 272. P. 37–43. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2010.03.014Terasaka K., Imai H., Li X. // J. Adv. Chem. Eng. 2015. V. 5. № 4. 1000138. https://doi.org/10.4172/2090-4568.1000138Wang L., Guo C., Yan S., Huang X., Li Q. // Microporous Mesoporous Mater. 2003. V. 64. P. 63–68. https://doi.org/10.1016/S1387-1811(03)00482-7Roldán R., Sánchez-Sánchez M., Sankar G., Romero-Salguero F.J., Jiménez-Sanchidrián C. // Microporous Mesoporous Mater. 2007. V. 99. P. 288–298. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2006.09.035Newland S.H., Sinkler W., Mezza T., Bare S.R., Carravetta M., Haies I.M., Levy A., Keenan S., Raja R. // ACS Catal. 2015. V. 5. P. 6587–6593. https://doi.org/10.1021/acscatal.5b01595Westgård Erichsen M., Svelle S., Olsbye U. // J. Catal. 2013. V. 298. P. 94–101. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2012.11.004Qiu L., Zhou Z., Yu Y., Zhang H., Qian Y., Yang Y., Duo S. // Res. Chem. Intermed. 2019. V. 45. P. 1457–73. https://doi.org/10.1007/s11164-018-3675-7Zhu S., Liang S., Wang Y., Zhang X., Li F., Lin H., Zhang Z., Wang X. // Appl. Catal., B. 2016. V. 187. P. 11–18. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.01.002Al-Anazi A., Bellahwel O.C.K., Kavitha C., Abu-Dahrieh J., Ibrahim A.A., Santhosh S., Abasaeed A.E., Fakeeha A.H., Al-Fatesh A.S. // Catalysts. 2024. V. 15. № 5. P. 316. https://doi.org/10.3390/catal14050316Kang L., Xu B., Li P., Wang K., Chen J., Du H., Liu Q., Zhang L., Lian X. // Nanomaterials. 2025. V. 15. P. 366. https://doi.org/10.3390/nano15050366Martin C., Tosi-Pellenq N., Patarin J., Coulomb J.P. // Langmuir. 1998. V. 14. P. 1774–1778. https://doi.org/10.1021/la960755cSingh A.K., Yadav R., Sudarsan V., Kishore K., Upadhyayula S., Sakthivel A. // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 8727–8734. https://doi.org/10.1039/C3RA47298AHu E., Derebe A.T., Almansoori A., Wang K. // Int. J. Mater. Sci. Eng. 2014. V. 2. № 1. P. 10–14. https://doi.org/10.12720/ijmse.2.1.10-14Cho K., Kim S.K., Lee E.K., Kim J.-N. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2017. V. 17. P. 5869–5877. https://doi.org/10.1166/jnn.2017.13838Hu E., Lai Z., Wang K. // J. Chem. Eng. Data. 2010. V. 55. P. 3286–3289. https://doi.org/10.1021/je100093uXiao T., An L., Wang H. // Appl. Catal., A. 1995. V. 130. P. 187–194. https://doi.org/10.1016/0926-860X(95)00107-7Basina G., AlShami D., Polychronopoulou K., Tzitzios V., Balasubramanian V., Dawaymeh F., Karanikolos G.N., Al Wahedi Y. // Surf. Coat. Technol. 2018. V. 353. P. 378–386. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.08.083Barthomeuf D. // Zeolites. 1994. V. 14. P. 394–401. https://doi.org/10.1016/0144-2449(94)90164-3Danilina N., Castelanelli S.A., Troussard E., van Bokhoven J.A. // Catal. Today. 2011. V. 168. P. 80–85. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2011.01.042Ali D., Zeiger C.R., Azim M.M., Lein H.L., Mathisen K. // Microporous Mesoporous Mater. 2020. V. 306. P. 110364. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110364Ostrowski A., Jankowska A., Tabero A., Janiszewska E., Kowalak S. // Molecules. 2023. V. 28. P. 7312. https://doi.org/10.3390/molecules28217312Serebrennikov D.V., Zabirov A.R., Saliev A.N., Yakovenko R.E., Prosochkina T.R., Fayzullina Z.R., Guskov V.Yu., Kutepov B.I., Agliullin M.R. // Gels. 2024. V. 10. P. 792. https://doi.org/10.3390/gels10120792Serebrennikov D., Vlasov M., Travkina O., Filippova N., Mescheryakova E., Kuvatova R., Sabirov D., Agliullin M.R. // Chim. Tech. Acta. 2025. V. 12. № 3. 12301. P. 8676. https://doi.org/10.15826/chimtech.2025.12.3.01Serebrennikov D.V., Zabirov A.R., Kuvatova R.Z., Bagdanova D.O., Malunov A.I., Dement’ev K.I., Agliullin M.R. // Petrol. Chem. 2024. V. 64. P. 1276–1285. https://doi.org/10.1134/S0965544124080188Serebrennikov D.V., Zabirov A.R., Kuvatova R.Z., Bagdanova D.O., Malunov A.I., Travkina O.S., Kutepov B.I., Agliullin M.R. // Petrol. Chem. 2024. V. 64. P. 1122–1129. https://doi.org/10.1134/S0965544124060197Agliullin M.R., Arzumanov S.S., Gerasimov E.Yu., Grigo- rieva N.G., Bikbaeva V.R., Serebrennikov D.V., Khali- lov L.M., Kutepov B.I. // CrystEngComm. 2023. V. 25. P. 3096–3107. https://doi.org/10.1039/D3CE00278KTamura M., Shimizu K., Satsuma A. // Appl. Catal., A. 2012. V. 433–434. P. 135–145. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2012.05.008Pastore H.O., Coluccia S., Marchese L. // Annu. Rev. Mater. Res. 2005. V. 35. P. 351–395. https://doi.org/10.1146/annurev.matsci.35.103103.120732Höchtl M., Jentys A., Vinek H. // J. Catal. 2000. V. 190. P. 419–332. https://doi.org/10.1006/jcat.1999.2761