이성질화 ZSM-5 촉매제를 하이드로포밍 HZSM-5 촉매제

내산성

ZSM-5 제올라이트는 좋은 내산성을 가지고 있습니다, 그것이 불화수소산을 제외하고 다양한 산에 저항력이 있습니다.

몰 비율 : 15-1000
명목상 양이온 형태 : 암모늄 / 수소

Na2O 중량 % : 0.05
표면적, m2/g : 450

ZSM-5

ZSM-5 분자 체는 유일하고 예외적 부동산을 자랑하며, 그것이 넓게 광범위한 산업에 걸쳐 중요 프로세스와 적용에 사용됩니다. 일반적으로 휘발유에 변환하는 메탄올에서 사용되고 석유 정제와 더불어 디젤 엔진이어 ZSM-5는 자일렌 이성질체화, 톨루엔 불균화반응과 톨루엔 알킬화 기타 등등과 같은 반응에서 비정질 고체 산촉매보다 월등하는 것으로 입증되었습니다. 이온 교환 또는 변경에, H-ZSM-5 제올라이트는 또한 강화한 파라-선택성을 소유하기 위해 유도될 수 있습니다. 대체로, 이 제올라이트의 높은 다기능성은 많은 업계를 가로질러 참으로 없어서는 안 되는 소재로 만듭니다.

도입

ZSM-5 분자 체는 한 교차하는 3차원적 채널 시스템과 대단히 규산 알루미노실리케이트 제올라이트입니다. 그것의 화학식, NanAlnSi96-nO192 · 16H2O는 제올라이트의 부문 세포 조성을 보여줍니다. 이 방식에서 변수, 엔은 0에서 27의 범위일 수 있습니다. 이것은 실리콘 분자와 알루미늄 분자의 양의 비율이 96.1,2에 꽤 큰 실리콘과 알루미늄 분자의 전체 수와 범위 이내에 바뀔 수 있다는 것을 의미합니다

ZSM-5는 독특한 구조와 형상 선택적 촉매제이고 그것이 10이지 링부재 (10 MR) 기공 구조의 묘사된 가장 중요한 미소공성의 소재 중 하나입니다. 코코타이로 기타는 19783에서 ZSM-5의 구조물을 보고했고 ZSM-5에 대한 구조 설명이 형태 1에서 테이블에 나타납니다.

ZSM-5 틀은 제올라이트 구조 이내에 3차원적 채널 시스템의 주요 건축 장치인 연결된 4면체의 특수 구조를 포함합니다. 이러한 4면체로부터 형성하는 이차적 빌딩 장치는 5-1 배열, 펜타실 제올라이트의 주특성을 드러내며, 5 부재 산소환이 형성됩니다. 14개 4면체는 모양에서 모두 5각형인 얼굴들과 8명 서브-유니트 (펜타실 유닛으로서 언급되) 형성하기 위해 결합합니다. 5각형 서브유닛은 41 m2 (D2d) 대칭성을 나타내고 이러한 유닛의 선형 연계가 Z축을 따라 확장된 체인을 형성하게 됩니다. 골조 구조는 배향에 비기 <010> 고 <100> , 형태 2.4에 나타납니다

형태 1. ZSM-5 제올라이트에 대한 구조 설명

래티스를 통하여, 서로 직각이게 달리면서, ZSM-5 구조는 10 MR 채널의 두 세트를 포함합니다. 한쌍의 채널은 조금 타원 단면도 (5.2 x 5.7 A)로 곧고 타채널이 원형 단면 (5.3 x 5.6 A).5로 (사인 곡선인) 지그 재그형 형성에서 이어집니다

형태 2. 골조 구조

X-선 회절 (XRD)는 제올라이트 이내에 원자의 배치를 결정하기 위한 강력하고 즉시 이용 가능한 기술입니다. 다른 어떤 결정성 재료와 같이, ZSM-5 제올라이트는 유일한 회절 패턴을 나타냅니다. 그와 같은 XRD 해석은 구조 식별에 유용합니다. 분명히 MFI 구조물을 보여주면서, ZSM-5를 위한 XRD 해석은 형태 3에 나타난 바와 같이, 5개의 특성 피크 값을 보여줍니다.

형태 3. ZSM-5 제올라이트의 XRD 분석

합성 방법과 예고에 따른 ZSM-5 변화의 주사 전자 현미경 이미지. 여러 다른 형태와 ZSM-5의 형태는 ACS 물질적이 온라인 매장에서의 구매가 가능합니다.

종합

순간으로부터 ZSM-5 분자 체는 성공적으로 합성되었고 적용의 그것의 우수한 성능이 발견되었습니다, 연구원들이 현재 ZSM-5.6-8을 생산해서 여러 방법을 개발한 것으로 지칠 줄 모르게 작용했습니다, ZSM-5의 가장 인기있는 합성 방법이 대략 다음과 같은 3이지 부문으로 분할될 수 있습니다 : 유기 아민과 비유기적 아민 계통에서 종합 ; 부하 시스템에서 종합 ; 그리고 전술한 방법이지만 열수 systems/ 비 수력전기 열 systems.9-12의 종합은 다른 템플릿, 원료 (다양한 실리콘 소스들과 알루미늄 원들을) 포함하고 원칙이 똑같이 유지됩니다. 원료의 구조는 우리가 분자 sieves.13-14로서 아는 유일한 세공 채널 구조를 형성하기 위해 재배열됩니다

TPA+와 SiO2/Al2O3 비율은 ZSM-5 분자 체을 종합에 영향을 미치는 2 중요 요소입니다. 겔 혼합물의 알칼리성은 지배적인 역할을 하는 부가 패러미터입니다. 이 구조의 높은 실리카 콘탠츠는 대단히 알칼리성 매체에서 용해화하는 것에게 자료를 특히 민감하게 합니다. 높은 하이드록사이드 농도에, 더 작은 크리스탈을 형성하게 되면서, 결정 성장과 용해 현상은 경쟁합니다.

연구는 겔 시스템으로부터의 ZSM-5 제올라이트의 즉시 결정형 자연이 다른 유기 주형제들을 이용하여 형성될 수 있는 것을 나타냈습니다. 반 데르 가크는 모두가 이 구조의 형성을 격려한다는 것을 그것과 6 헥사네디올, 1,6 헥산디아민, 1 프로판올, 1 프로필아민과 펜타에리트리톨에게 보여줍니다. 그것이 강하게 가장 광범위한 SiO2/Al2O3 비율 위에서 ZSM-5 구조 형성을 격려한 것처럼, TPA+ 양이온은 이 경우에 합성 혼합물에 발탁된 첨가제입니다. 그러나 이 방법의 하락은 제올라이트의 촉매 활성도를 사용하기 전에 첨가제, 부식성의 비싼 비용과 첨가제의 제거에 대한 필요를 포함합니다. 시도는 무템플릿 겔 미디엄으로부터 ZSM-5 제올라이트를 합성하게 되었고 약간의 결과가 고결정성 ZSM-5 재료를 만든다고 알려졌습니다. 지속적 시도는 효율적으로 저비용으로 좋은 수정같은 ZSM-5 제올라이트를 생산하게 되고 있습니다.

애플리케이션

특별한 ZSM-5 제올라이트의 테프로페르티에스는 그것의 수정같은 구조 배열, 그것의 채널 크기와 신맛의 균일성에 의존합니다. ZSM-5 제올라이트는 채널의 사이즈보다 큰 분자가 교차점에 때때로, 예외로 제올라이트 이내에 형성될 수 없을 때 장점에 오는 한결같게 규모 기공을 가지고 있습니다. ZSM-5 제올라이트의 기공 차원은 상응하는 방향족 화합물에 또한 유일하게 C7과 C8 올레핀의 형성에 적합하고 그들의 고리화. ZSM-5의 이 고유의 특성은 코크 전조인 직경과 트리 환성 방향족 화합물의 형성이 제한합니다.

상업적 응용 분야를 위해 ZSM-5 제올라이트를 특히 유용하게 하는 특별한 부동산은 형상 선택성입니다. 합성배지 6A 공극 제올라이트의 유용성이 형상 선택성의 분야를 확대했다고 용어 형상 선택성은 나중에 그것이 있는 작은 구멍 분자 sieves.15의 독특한 촉매 특성을 묘사하기 위한 웨이츠와 프리레트에 의해 1960년에 주조되었습니다. 궁극적으로, 그것은 펜타실 가정 제올라이트를 모양 선택 촉매화에 적합하게 한 생성물 분자를 형성하는 가능성과 함께, ZSM-5의 균일성과 매체 규모 기공 개방이었습니다. 그것의 형상 선택성이 매우 광 다이나믹 range.16을 가지고 있다는 점에서 ZSM-5 제올라이트는 가장 다른 분자체와 크게 다릅니다

일반적으로, 형상 선택성은 다음의 카테고리로 분류될 수 있습니다 : (1) 반응자 선택성, (2) 제한된 천이 상태 선택성과 (3) 생성물 선택도.

(1) 반응자 선택성

반응자 선택성은 단지 일정한 유형의 반응물 분자가 다른 사람과 비교된 크기에서 더 작아 퍼지고, 촉매 세공을 통과할 때입니다. 모빌의 증류물 탈납 공정은 예를 들면, 단지 직선 사슬 또는 증류물에 존재한 조금 분파형 파라핀유가 그들이 어느 것이 더 가벼운 상품으로 부수어지게 하는 ZSM-5 기공에 들어갈 수 있는지 반응자 모양 선택적인 프로세스입니다. 이것은 최저 유동점과 덜 밀랍 제품을 만듭니다.

(2) 제한된 천이 상태 선택성

이것은 양쪽 반응물 분자와 생성물 분자가 채널을 통하여 퍼지기에 충분히 작을 때 발생하지만, 그러나 반응 중개가 각각 반응자 또는 제품보다 크고, 특별히 강요됩니다. 2분자 천이 상태보다 오히려 모노몰페큘러는 이러한 조건에서 촉진됩니다. 제한된 천이 상태 선택성의 가장 중요한 예는 ZSM-5 유형 분자체에 이른 요리의 부재입니다. 형상 선택성의 이런 유형은 제올라이트의 ZSM-5 가정에서 파라핀유의 선택 분해에서 주요한 역할을 합니다. 예를 들면, ZSM-5에서 3 메틸 펜탄을 깨뜨리도록 요구된 복잡한 더 큰 천이 상태의 입체 변형은 n-헥산의 그것 보다 그것의 낮은 활동의 제안된 원인입니다. 휘발유 (MTG) 변환에 대한 메탄올이 천이 상태 형상 선택성의 또 다른 중요한 예이며, 그 곳에서 ZSM-5의 공동에서 여유 공간은 형성될 수 있는 가장 큰 2분자 반응 단지를 결정합니다.

(3) 생성물 선택도

이것은 기공 이내에 형성된 제품의 일부가 밖에 퍼지고 관찰된 제품으로 나타나기에 너무 부피가 클 때 발생합니다. 그들은 또한 (예를 들면 평형에 의해) 덜 부피가 큰 분자에 전환되거나, 기공을 차단함으로써 결국 촉매제를 비활성화시킵니다. m-자일렌의 불균화반응은 이것의 최고 예입니다. 알킬화 산물 중에, 1, 3, 5개 트리메티 벤젠은 우선적으로 부피가 큰 제품 분자 1,3,5 트리메티 벤젠에 형성될 것입니다. 유사하게, 자일렌 이성질체화에서, p-이성질체는 우선적으로 o-이성질체와 비교하여 형성됩니다.

H-ZSM-5의 유일한 모양 선택적 특징 중 하나는 알킬화와 같은 일렉트로필릭 치환 반응에서 그것의 파라-선택성이고 알킬 방향족 화합물의 불균화반응입니다. 제올라이트의 신 사이트 활동을 조정하고 확산 매개 변수를 제어함으로써, 높은 파라-선택성은 달성될 수 있습니다.

결론

ZSM-5 제올라이트의 전술한 특징은 M-형성과 증류물 탈랍과 루브 탈랍 절차와 같은 형태 선택 분해를 포함하는 산업 공정의 믿을 수 없을 만큼 큰 다양성을 위한 대단히 적당한 촉매제로 만듭니다. M₂ 형성, 시클라르, 아로포밍과 휘발유 (MTG) 변환에 대한 메탄올과 같은 방향족화 절차는 또한 자일렌 이성질체화, 톨루엔 불균화반응, 에틸벤젠 종합과 구 유고슬라비아의 화폐 단위 에틸 톨루엔 종합과 같은 형상 선택적 변환 과정과 더불어 ZSM-5 제올라이트로 대단히 이익을 얻습니다. 그 ZSM-5 제올라이트가 전면적으로 많은 업계에 대단히 귀중한 소재이라는 것이 말할 필요가 없습니다.