ZSM-5-zeoliet speelt een vitale rol bij het kraken en raffineren van aardolieproducten van petrochemische producten vanwege de microporeuze structuur (0,51-0,56 nm) en afstembare eigenschappen van vaste zuren. Omdat zeolietmicroporiën de massaoverdracht van reactanten beperken, de onderzoeksfocus lag de afgelopen decennia op het verbeteren van de toegankelijkheid van reactanten tot de zure plaatsen van zeolieten om hun katalytische activiteit te verbeteren.

Gebruikelijk, Nabehandeling met alkalische oplossing wordt gebruikt om de intrakristallijne mesoporiën selectief te desiliconiseren en uit te etsen om de toegankelijkheid van de zure plaatsen van de zeoliet te verbeteren. Echter, omdat het viergecoördineerde aluminium in de ongerepte zeoliet desiliconisatie remt, deze methode is alleen geschikt voor de synthese van ZSM-5-zeolieten met een hoge verhouding tussen silicium en aluminium. De synthese van ZSM-5 met een lage silicium tot aluminiumverhouding met goede toegankelijkheid blijft een uitdaging.

Onlangs, de onderzoekers van het Institute of Metal Research (IMR) van de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met de onderzoekers van de Universiteit van Manchester, ontwikkelde een effectieve methode om holle ZSM-5 zeolietkatalysatoren te bereiden met een lage verhouding tussen silicium en aluminium. Het onderzoek is online gepubliceerd in Angewandte Chemie Internationale editie.

De onderzoekers bereidden eerst een ongerepte zeoliet met extra geraamte aluminium uit een snel verouderende zeolietsynthesemoederloog bij hoge temperatuur. Vervolgens, ze plaatsten het extra frame-aluminium opnieuw in het frame-aluminium door oplossing en herkristallisatie van tetrapropylammoniumhydroxide. Tegelijkertijd werd een holle structuur gevormd.

De nieuwigheid van deze methode ligt in het gebruik van ongerepte zeoliet met extra geraamte aluminium als moederfase, die de beperking van zeolietoplossing en herkristallisatie door het vier-gecoördineerde geraamte aluminium doorbreekt, daardoor werd holle ZSM-5-zeoliet met een verhouding van silicium tot aluminium van slechts 16 bereid.

Holle ZSM-5-zeoliet met een lage verhouding tussen silicium en aluminium vertoont uitstekende katalytische prestaties bij het kraken van koolwaterstoffen, vooral bij het kraken van volumineuze moleculen, met hoge activiteit, hoge stabiliteit en hoge propyleenselectiviteit. De uitstekende katalytische prestaties van holle ZSM-5-zeolieten met een lage verhouding tussen silicium en aluminium zijn afkomstig van goed toegankelijke zure plaatsen.

Deze methode is geschikt voor de synthese van lage silicium tot aluminium holle ZSM-5 zeolieten, en het biedt een haalbare technische route voor andere holle heteroatoom-gedoteerde zeolieten.