Language
Country/Area
No result found
Please try again with a different
query
"Never
Stop
Questioning"
Микроскопический мир, скрытый в ZSM-5: почему его поры такие особенные?
<р>
ZSM-5, также известный как Zeolite Socony Mobil–5, представляет собой алюмосиликатное молекулярное сито, принадлежащее к пентациклической группе. С тех пор, как он был запатентован компанией Mobil Oil в 1975 году, его применение в нефтяной промышленности становится все более распространенным, главным образом в качестве гетерогенного катализатора реакций изомеризации. Однако почему тайны, скрытые в этой микроструктуре, до сих пор привлекают внимание бесчисленного количества ученых? Тщательное наблюдение за уникальной пористой структурой ZSM-5 может раскрыть ее секреты.
Структура
<р> Структура ZSM-5 состоит из нескольких пятикольцевых блоков, соединенных кислородными мостиками и образующих так называемую пятикольцевую цепь. Каждая пятикольцевая единица содержит восемь пятиугольных колец. В этих кольцах вершины выполнены из алюминия (Al) или кремния (Si), и предполагается, что между каждой вершиной соединены атомы кислорода. Эти пятикольцевые цепочки дополнительно соединены, образуя гофрированные плоскости, и содержат 10 колец с отверстиями.<р> Согласно исследованию, диаметр пор канала ZSM-5, параллельных ряби, оценивается в пределах 5,4–5,6 Å. Его кристаллическая ячейка имеет 96 Т-позиций (Si или Al), 192 кислородных позиции и различное количество компенсирующих катионов в зависимости от соотношения Si/Al. Эта уникальная структура демонстрирует высокоупорядоченный характер и по сей день остается горячей темой научных исследований.Вершины каждого 10-кольцевого отверстия также выполнены из алюминия или кремния, между вершинами также предполагаются кислородные связи.
Процесс синтеза
<р> Для синтетического молекулярного сита процесс синтеза ZSM-5 очень важен. Его обычный метод синтеза включает смешивание гидратированного кремния, алюмината натрия, гидроксида натрия и тетрапропиламинобромида с образованием перенасыщенного тетрапропиламино ZSM-5, который может стать твердым после нагревания и перекристаллизации.<р> Этот метод был впервые предложен Робертом Аргауэром и Джорджем Ландольтом в 1969 году. Последующие исследования показали, что ZSM-5 все еще можно синтезировать даже без дорогостоящих темплатов органических аминов, а также изучалась возможность использования заменителей на их основе.ZSM-5 можно синтезировать при высокой температуре и давлении путем смешивания различных соединений в соответствующих соотношениях.
Цель
<р> ZSM-5 известен своим высоким соотношением кремния и алюминия, что позволяет ему играть важную роль во многих каталитических реакциях. Когда трехвалентные катионы алюминия (Al3+) замещают четырехвалентные катионы кремния (Si4+), материал приобретает дополнительный положительный заряд. Если в качестве катиона используется протон (H+), материал становится очень кислым, поэтому кислотность прямо пропорциональна содержанию алюминия.<р> Например, ZSM-5 может эффективно катализировать реакцию изомеризации пара-ксилола. Пара-ксилол в его порах имеет более высокий коэффициент диффузии, поэтому во время каталитической реакции пара-ксилол может быстро проходить через молекулярное сито, тем самым повышая эффективность реакции и выход.Высокоупорядоченная трехмерная структура и кислотные свойства ZSM-5 могут быть использованы в реакциях, катализируемых кислотами, таких как изомеризация углеводородов и алкилирование углеводородов.
Каталитические свойства и будущее
<р> Помимо применения в реакциях конверсии, ZSM-5 также используется в качестве каталитического носителя. В одном примере медь осаждается на молекулярных ситах и через них пропускают пар для проведения реакции окисления, в результате которой образуется ацетальдегид. Особый размер пор позволяет этой реакции протекать плавно, а также эффективен для других спиртов и реакций окисления.<р> Благодаря постоянному совершенствованию технологии молекулярных сит область применения ZSM-5 продолжает расширяться, демонстрируя неограниченный потенциал и ценность как в преобразовании энергии, так и в химическом синтезе. Итак, как можно инновационно использовать ZSM-5 в будущих каталитических исследованиях и приложениях?Например, процесс преобразования спирта непосредственно в бензин называется процессом превращения метанола в бензин (MTG) и представляет собой технологию, запатентованную компанией Mobil.
Trending Knowledge
Загадочная структура ZSM-5: как она стала каталитической звездой нефтяной промышленности?
ZSM-5 — алюмосиликатное молекулярное сито, относящееся к семейству пятикольцевых, запатентованное компанией Mobil Oil Company в 1975 году и широко используемое в нефтяной промышленности в качестве гет
От синтеза к применению: в чем магия ZSM-5 в каталитических реакциях?
<р>
В области химического катализа ZSM-5, синтетическое алюмосиликатное молекулярное сито, привлекло широкое внимание благодаря своей уникальной структуре и превосходным каталитическим характе