多級(jí)孔ZSM-5沸石分子篩具有十分優(yōu)異的催化擇形性能,并且在化工領(lǐng)域中對(duì)大分子反應(yīng)有著良好的擴(kuò)散性能,因此其現(xiàn)代合成工藝受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。

ZSM-5沸石有著特殊的三維孔道結(jié)構(gòu)與能夠不斷調(diào)整變化的酸性位,所以是一種較為重要的擇形Zeolite材料。但是傳統(tǒng)ZSM-5沸石由于受到其微孔徑的限制,因此會(huì)影響到大分子進(jìn)入到微孔孔道中進(jìn)行反應(yīng),同時(shí)也會(huì)使得一些大分子反應(yīng)物與生成物在分子篩孔道內(nèi)的擴(kuò)散阻力加大,導(dǎo)致在一些石油化工催化反應(yīng)加工過(guò)程中,ZSM-5沸石會(huì)因積碳受到影響,最終使得加工工藝效率較低。面對(duì)這種問(wèn)題,研究人員通常會(huì)通過(guò)優(yōu)化合成方式來(lái)對(duì)ZSM-5沸石進(jìn)行介孔分子篩加工亦或制備納米級(jí)的ZSM-5沸石,但是結(jié)合實(shí)際運(yùn)用,納米?ZSM-5?沸石存在熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性較差同時(shí)分離困難等問(wèn)題,因此制備多級(jí)孔的ZSM-5沸石分子篩成為目前最有效的方法。多級(jí)孔的ZSM-5沸石分子篩能夠有效保留微孔分子篩中可以調(diào)變的酸性、水熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),并且也可以通過(guò)沸石分子篩引入部分介孔克服了沸石自身易傳質(zhì)亦擴(kuò)散的限制條件,因此目前廣泛應(yīng)用于不同的石油化工催化領(lǐng)域。

在制備工藝中,多級(jí)孔?ZSM-5的沸石分子篩主要通過(guò)后處理法來(lái)進(jìn)行制備,具體來(lái)說(shuō),其可以通過(guò)酸或堿性試劑以及水熱處理等方法對(duì)分子篩的骨架原子進(jìn)行選擇性脫除從而引入一定量晶內(nèi)介孔。對(duì)于ZSM-5?沸石分子篩而言,主要才用的是脫硅處理法,其可以利用堿性試劑選擇性脫除ZSM-5?分子篩的骨架硅原子來(lái)引入晶內(nèi)介孔結(jié)構(gòu)。與無(wú)機(jī)堿相比來(lái)說(shuō),通過(guò)脫硅處理的方式可以更加溫和,具有較強(qiáng)的可控性。Abelló采用了四丙基氫氧化銨( TPAOH)?和四丁基氫氧化銨?( TBAOH)?來(lái)處理ZSM-5沸石分子篩, 發(fā)現(xiàn)了季銨鹽陽(yáng)離子能夠吸附在分子篩骨架表面能夠起到一定的保護(hù)作用,進(jìn)而降低了OH,對(duì)骨架硅的溶解速率并避免鋁原子補(bǔ)位, 實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硅改性程度的控制(處理過(guò)程對(duì)比如上圖所示) 。

與傳統(tǒng)ZSM-5沸石分子篩相比,多級(jí)孔 ZSM-5沸石分子篩由于引入了大量的介孔,因此在石油化工領(lǐng)域具有較好的催化活性,并且提升了選擇性、穩(wěn)定性,因此成為如今化工領(lǐng)域內(nèi)相對(duì)理想的苯、甲醇烷基化的催化劑,具有良好的推廣與應(yīng)用前景。