Warum ist ZSM-5 ein wichtiger Zeolith?
Was ist ZSM-5?
(ZSM-5)
ZSM-5-Zeolith Socony Mobil-5, ist ein synthetischer Zeolith. Er enthält Siliziumdioxid (Si) und Aluminiumoxid (Al), wobei der Anteil des Siliziumdioxids größer ist als der des Aluminiumoxids. Die chemische Formel von ZSM-5 lautet NanAlnSi96-nO192-16H2O (0
ZSM-5-Zeolith-Struktur
besteht aus mehreren Pentasil-Einheiten, die durch Sauerstoffbrücken miteinander verbunden sind und Pentasil-Ketten bilden. Wie die Pentasil-Einheiten hat jedes 10-Ring-Loch Al oder Si als Scheitelpunkte, wobei angenommen wird, dass ein O zwischen jedem Scheitelpunkt gebunden ist. Jede gewellte Platte ist durch Sauerstoffbrücken verbunden, um eine Struktur mit "geraden 10-Ring-Kanälen, die parallel zu den Wellen verlaufen, und sinusförmigen 10-Ring-Kanälen, die senkrecht zu den Platten verlaufen" zu bilden.
Die molekulare Struktur von ZSM-5-Zeolith zeigt gut definierte Poren und Kanäle in der. Gelbe Kugeln stehen für Si und rote Kugeln für O.
Die Struktur des ZSM-5-Zeoliths durch Darstellung des Koordinationstetraeders.
Synthese von ZSM-5-Zeolith
Derzeit lassen sich die gängigsten ZSM-5-Synthesemethoden in drei Kategorien einteilen: Synthese in organischen und Inolamin-Systemen, in Beladungssystemen und in hydrothermalen/nicht hydrothermalen Systemen. Obwohl die oben genannten Methoden unterschiedliche Vorlagen verwenden, bleiben die Rohstoffe (einschließlich diskreter Silizium- und Aluminiumquellen) und die Prinzipien unverändert. Die Struktur des Rohmaterials wird so umgestaltet, dass eine einzigartige Porenstruktur entsteht, die wir als Molekularsieb bezeichnen.
Die Studie hat gezeigt, dass die Kristallisationseigenschaft von in einem Gelsystem mit verschiedenen organischen Auslösern gebildet werden kann. Van der Gaag zeigt, dass 6-Hexandiol, 1,6-Hexandiamin, 1-Propanol, 1-Propylamin und Pentaerythritol die Bildung dieser Struktur fördern. In diesem Fall ist das TPA+-Kation also das Additiv der Wahl für synthetische Mischungen, da es die Bildung von ZSM-5-Strukturen in einem breiten Spektrum von SiO2/Al2O3-Verhältnissen stark fördert. Zu den Nachteilen dieses Ansatzes gehören jedoch die hohen Kosten des Additivs, die Korrosivität und die Notwendigkeit, das Additiv zu entfernen, bevor die katalytische Aktivität des Zeoliths genutzt werden kann. Es wurden Versuche unternommen, ZSM-5-Zeolithe aus schablonenfreien Gelmedien zu synthetisieren. Dabei wurden einige Ergebnisse erzielt, die zu hochkristallinen ZSM-5-Materialien führten. Derzeit wird versucht, gut kristallisierte ZSM-5-Zeolithe effizient und zu minimalen Kosten herzustellen.
