ZSM-5
ZSM-5 、ゼオライトSoconyモービル-5（フレームワーク型MFI ZSからM -5（Fiあり）VEの）は、であるアルミノシリケート ゼオライトゼオライトのペンタシルファミリーに属します。その化学式はナトリウムであるNのAl 、NのSi 96 N O 192・16H 2 O（0
配位四面体を示すことによるZSM-5ゼオライトの構造。
構造モデルを右下隅に重ねたMFIゼオライトの電子顕微鏡写真。
コンテンツ
1 構造
2 本発明の背景3 合成 4 用途
5 参考文献
6 外部リンク
構造
ZSM-5のペンタシルユニット
ZSM-5は、酸素ブリッジによって互いにリンクされてペンタシルチェーンを形成するいくつかのペンタシルユニットで構成されています。ペンタシルユニットは、8つの5員環で構成されています。これらのリングでは、頂点はAlまたはSiであり、Oは頂点間で結合していると想定されます。ペンタシルチェーンは酸素ブリッジによって相互接続され、10リングの穴のある波形シートを形成します。ペンタシルユニットと同様に、各10リングの穴には、頂点としてAlまたはSiがあり、各頂点間にOが結合していると想定されます。各波形シートは酸素ブリッジで接続され、「波形に平行に走る真っ直ぐな10リングチャネルと、シートに垂直な正弦波の10リングチャネル」を備えた構造を形成します。シートの隣接するレイヤーは、反転ポイントによって関連付けられます。波形と平行に走るチャネルの推定細孔径は5.4〜5.6Åです。 ZSM-5の結晶学的ユニットセルには、96個のTサイト（SiまたはAl）、192個のOサイト、および12から無限大の範囲のSi / Al比に応じた多数の補償カチオンが構造は高温では斜方晶系（空間群Pnma）ですが、単斜晶系空間群P2 1 /n.1.13への相転移は、300〜350Kの転移温度以下に冷却すると発生します。
ZSM-5触媒は、1969年にArgauerとLandoltによって最初に合成されました。これは、10員環によって定義されたチャネルを持つ中細孔ゼオライトです。合成には3つの異なるソリューションが含まれます。最初の解決策は、アルミナ、ナトリウムイオン、および水酸化物イオンの供給源です。過剰の塩基の存在下で、アルミナは、可溶性のAl（OH）形成する4 -イオン。2番目のソリューションには、テンプレート剤として機能するテトラプロピルアンモニウムカチオンが含まれています。3番目の解決策は、ゼオライトのフレームワーク構造の基本的な構成要素の1つであるシリカの供給源です。3つの溶液を混合すると、過飽和テトラプロピルアンモニウムZSM-5が生成されます。これを加熱して再結晶し、固体を生成することができます。
本発明の背景
ペンタシルゼオライトは、それらの構造タイプ、より具体的にはそれらのX線回折パターンによって定義されます。ZSM-5はペンタシルゼオライトの商品名です。
早くも1967年に、アルガウアーとランドルトはペンタシルゼオライトの合成のためのパラメーター、特に次のモル比に関連するパラメーターを考案しました：OH − / SiO 2 = 0.07–10、SiO 2 / Al 2 O 3 = 5–100、H 2 O / SiO 2 = 1〜240。しかしながら、アルガウアーとランドルトの手順は、テトラプロピレンアンモニウム化合物などの構造を与える機能（すなわちテンプレート機能）を備えた有機アミンが使用された場合にのみ、適度に純粋な相ZSM-5ゼオライトの合成に成功しました。その後の刊行物は、非常に高価で、毒性があり、容易に可燃性の有機アミンテンプレートを必要とせずに、ペンタシルゼオライトの合成を実施する方法を開示している。さらに他のその後の刊行物は、これらのアミンの代替物を開示している。それらの費用、毒性および可燃性に加えて、そのようなアミンは、ゼオライト構造を破壊する可能性がある熱分解を受けやすいため、好ましくない。さらに刊行物は、SiOの反応性向上に向けArgauerとランドルトプロセスの修正に開示されている2とAl 2 O 3原料を。
合成
ZSM-5は、ZSM-11と密接に関連する合成ゼオライトです。 ZSM-5を合成する方法はたくさん一般的な方法は次のとおりです。 水溶液 シリカ、
アルミン酸ナトリウム、
水酸化ナトリウム、及び
テトラプロピルアンモニウムブロミドを適当な比率で組み合わされ SiO 2 +のNaAlO
2 +のNaOH + N（CH CH CH ）
4のBr + H
2 OZSM-5 +
アナルサイム+アルファ石英
ZSM-5は、典型的に高温高圧で調製されたテフロン（登録商標）コーティングされたオートクレーブおよびSiOの様々な比率用いて調製することができる2とAl含有化合物。
用途
ZSM-5は、シリコンとアルミニウムの比率が高くなっています。アルたび3+カチオンがSiの置き換え4+陽イオンを、追加の正電荷は、材料は、電荷中立保つことが必要です。プロトン（H +陽イオンなど）、材料は非常になり酸性。したがって、酸性度はAl含有量に比例します。ZSM-5の非常に規則的な3D構造と酸性度は、炭化水素の異性化や炭化水素のアルキル化などの酸触媒反応に利用できます。そのような反応の1つは、メタキシレンのパラキシレンへの異性化です。ZSM-5ゼオライトの細孔内では、パラキシレンはメタキシレンよりもはるかに高い拡散係数を持っています。異性化反応がZSM-5の細孔内で発生することを許可されると、パラキシレンはゼオライトの細孔に沿って移動し、触媒から非常に迅速に拡散することができます。このサイズ選択性により、異性化反応を迅速に高収率で行うことができます。
ZSM-5触媒を通過する際のメタキシレンからパラキシレンへの 異性 化。
ZSM-5は触媒作用のサポート材料として使用されてきました。そのような一例では、銅がゼオライト上に堆積し、エタノールの流れが蒸気流として240〜320℃の温度で通過し、これによりエタノールがアセトアルデヒドに酸化される。2つの水素は、水素ガスとしてエタノールによって失われます。ZSM-5の特定の細孔径は、他のアルコールや酸化に対しても機能するこのプロセスに有益であるように思われます。銅は、クロムなどの他の金属と組み合わされて、製品の多様性と特異性を微調整することがこれは、複数の金属が存在する可能性が高いためです。酢酸は、銅の高温酸化による副産物の1つの例です。
ZSM-5は、アルコールを直接ガソリンに変換するためにも使用されます。そのようなプロセスの1つは、Mobilが特許を取得したMethanol to Gasoline（MTG）プロセスとして知られています。
参考文献
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外部リンク
ZEOMICS – MFIのゼオライト細孔特性評価（ZSM-5）”