Почему ZSM-5 является важным цеолитом?
Что такое ZSM-5?
(ZSM-5)
ZSM-5-Zeolite Socony Mobil-5 - синтетический цеолит. В его состав входят диоксид кремния (Si) и глинозем (Al), причем доля диоксида кремния более значима, чем доля глинозема. Химическая формула ZSM-5 - NanAlnSi96-nO192-16H2O (0
Структура цеолита ZSM-5
состоит из нескольких пентасиловых единиц, соединенных между собой кислородными мостиками с образованием пентасиловых цепочек. Как и в пентасиле, каждое 10-кольцевое отверстие имеет Al или Si в качестве вершин, а между каждой вершиной предполагается связь O. Каждый гофрированный лист соединен кислородными мостиками, образуя структуру с "прямыми 10-кольцевыми каналами, идущими параллельно гофрам, и синусоидальными 10-кольцевыми каналами, перпендикулярными листам".
Молекулярная структура цеолита ZSM-5 демонстрирует четко выраженные поры и каналы в . Желтые шарики представляют Si, красные - O.
Структура цеолита ZSM-5 с проявлением координационного тетраэдра.
Синтез цеолита ZSM-5
В настоящее время наиболее распространенные методы синтеза ZSM-5 можно разделить на три категории: синтез в органических и иноламиновых системах, в загрузочных системах и в гидротермальных/негидротермальных системах. Несмотря на то что перечисленные методы предполагают использование различных шаблонов, исходные материалы (в том числе дискретные источники кремния и алюминия) и принципы остаются неизменными. Структура исходного материала перестраивается с образованием уникальной поровой структуры, которую мы называем молекулярным ситом.
Исследование показало, что кристаллизационное свойство гелевой системы может быть сформировано с помощью различных органических индукторов. Ван дер Гааг показал, что 6-гександиол, 1,6-гександиамин, 1-пропанол, 1-пропиламин и пентаэритрит способствуют образованию данной структуры. Таким образом, в данном случае катион TPA+ является наиболее предпочтительной добавкой для синтетических смесей, поскольку он сильно способствует образованию структуры ZSM-5 в самом широком диапазоне соотношений SiO2/Al2O3. Однако к недостаткам этого подхода можно отнести высокую стоимость добавки, коррозионную активность и необходимость удаления добавки перед использованием каталитической активности цеолита. Были предприняты попытки синтеза цеолитов ZSM-5 из гелевых сред, не содержащих шаблонов. Сообщалось о некоторых результатах, позволивших получить высококристаллические материалы ZSM-5. В настоящее время предпринимаются попытки эффективного получения хорошо закристаллизованных цеолитов ZSM-5 при минимальных затратах.
