zsm-5沸石分子筛发展现状

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1、ZSM-5沸石分子筛发展现状刘慧芳，化学工艺1302,01201308170211摘要：本文介绍了ZSM-5沸石分子筛的结构特点，总结了ZSM-5沸石分子筛的两合成方法，主要有小晶粒ZSM-5分子筛的合成、含杂质原子ZSM-5分子筛的合成，并根据以上分析总结了ZSM-5的应用，最后对ZSM-5在未来的发展进行了展望。关键字：催化剂，分子筛，ZSM-5,合成，应用1前言ZSM(ZeolizeSoeonyMobil)系列沸石分子筛是从1965年开始被美国莫比尔(Mobil)公司所开发llj。这种结晶硅铝酸盐沸石，作为分子筛催化剂，在

2、催化活性、选择性、稳定性等方面具有比其它型号沸石更好的性能。ZSM系列沸石人都有较高的硅铝比，其晶体结构与A、X、Y、M型沸石不同，它要求的结晶密度较高，如ZSM-5沸石分子筛则要求不小于1.6g/ml，因为高密度骨架结构有利于晶体结构的稳定［21。晶格密度愈高，自由空间便压缩在很小范围内，从而造成活性中心的高密度分布。而本文我们主要研宂的就是ZSM-5沸石分子筛。ZSM-5沸石分子筛具有独特孔道结构的形状选择性催化剂，被称为第二代沸石，是高硅的三维直通道的新结构沸石［31。ZSM-5常称为高硅型分子筛，其硅铝比可高达50以上。

3、由于它的化学结构、晶体结构以及物化性质方面具有许多独特的性质，在许多有机催化反应中显示了很好的催化性能，得到越來越多的工业应用，尤其是在柴油降解、润滑油催化脱蜡、低碳烯烃FCC制烯烃和汽汕改变屮得到广泛应用

4、41。2ZSM-5分子筛的结构ZSM-5沸石分子筛在催化过程中其沸石催化剂不易积碳，由于其本身为中孔分子筛，周边没有笼，并且有极好的耐酸性、热稳定性和疏水性。其晶胞组成：NanAin-Si96-n-0192-16H2O,式屮n是晶胞屮铝的原于数，可以从0〜27,典型为3左右,硅铝物质的量比可以较大范围内改变，但硅铝总原子数为

5、96个。晶胞参数为a=2.017nm，b=1.996nm,c=1.343nm,属正交晶系，空间群Pnma。骨架含有一种新型的连接四面体的构造，它由八个五元环组成，具有理想的对称特征构造［51(图1)。困1ZSIFS的基本单元(•)和货架链(b)图2ZSM~5分子筛的基本结构单元如图2所示，ZSM-5分子筛的孔道结构由截面呈椭圆形的直筒孔道和截面近似为圆形的Z字型孔道交叉所组成，孔道直径分别为0.54nmX0.56nm和0.52nmX0.58nm。两种通道的交叉处可能是ZSM-5催化活性及其强酸位的集屮处。ZSM-5分子筛经过某些

6、处理，例如灼烧或化学处理后，其对称性会发生变化。由正交晶系变成单斜晶系，这是由于处理后，平行于a轴方向的五元环链会产生扭动，从而失去了垂直于be片的对称面，降低了骨架结构的对称性l6j。2ZSM-5分子筛的合成ZSM-5分子筛的合成方面的研宂热点主要集巾于：（1）小晶粒ZSM-5分子筛的合成，尤其是纳米级晶粒的合成；（2）含杂质原子ZSM-5分子筛的合成。以金属或者非金属杂原子同晶置换ZSM-5屮的部分铝或硅，或者是杂原子吸附在分子筛孔道活性位上，在改变分子筛的化学组成和孔道结构大小的同时，对其表面酸性及择形性进行调变；（3）以

7、不同的材料为载体合成ZSM-5分子筛。3.1小晶粒ZSM-5分子筛的合成小晶粒和纳米晶粒分子筛因其孔道短，外表面积大，在催化反应中得到广泛的应用。纳米晶粒分子筛是指尺寸小于100rnn的微小固体颗粒。是一类介于原子簇和宏观物体之间的介观物质，具有明显的体积效应、表面效应和量子尺寸效应。根据王坤院等报道其合成方法主要为水热合成法、清液合成法及两步合成法。刘明［71等在K2O-Al2O3-SiO2-TPABr-H2O（TPABr为叫丙基溴化铵）体系巾水热合成ZSM-5分子筛，并发现降低投料硅铝比、增大K+含量、使用碱性较弱的K2CO

8、3或升高晶化温度都能促使产品ZSM-5分子筛晶粒的增大。提商投料硅铝比或引入NO.＜易使产物形貌趋于球形。采用晶化前预防老化的方法，可以方便地制备出不同晶粒大小且不含微晶、无微晶聚集体的产品。冯会［81等以苏州高岭土为原料，在水热系中成功的合成了ZSM-5分子筛。采用XRD、SEM、叮-爪及沁吸附手段对合成的ZSM-5分子筛的结构及酸性分布进行了表征；以大庆VGO为原料，在重汕微反应装置上对合成的ZSM-5分子筛催化剂进行了催化性能评价。结果表明，这种ZSM-5分子筛与化学合成法的到的ZSM-5分子筛物化性质相似，具有良好的结晶

9、度。这种合成的ZSM-5分子筛中强酸都是以B酸为主，L酸量较少，有利于催化裂化反应的进行；这种合成的ZSM-5分子筛催化剂作力普通催化剂的添加剂，使丙烯收率巾7.12%上升到9.78%,液化气收率上升到30%.对丙烯具有较好的选择性，增产丙烯效果明显。陈丙义l9