近日，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心生物基材料與仿生構(gòu)筑研究部與英國曼徹斯特大學(xué)合作制備出高活性低硅鋁比中空ZSM-5沸石，該研究成果刊登在《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志上。

ZSM-5沸石由于其微孔結(jié)構(gòu)(孔徑為0.51～0.56 nm)和可調(diào)變的固體酸特性，在石油裂解、石化產(chǎn)品精制方面發(fā)揮著重要的作用。由于沸石微孔限制反應(yīng)物傳質(zhì)，近幾十年以來研究重點一直是提高反應(yīng)物對沸石酸性位的可接觸性以提高其催化活性。通常采用堿液后處理選擇性脫硅刻蝕出晶內(nèi)介孔來提高沸石酸性位的可接觸性。但是由于沸石母相中四配位鋁對脫硅起抑制作用，這種方法只適用于合成硅鋁比較高的ZSM-5沸石，合成具有良好可接觸性的低硅鋁比ZSM-5沸石仍是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。

該研究團隊通過高溫快速老化沸石合成母液制備出含有非骨架鋁的沸石母相，再通過四丙基氫氧化銨溶解、再結(jié)晶將非骨架鋁轉(zhuǎn)化為骨架鋁，同時形成中空結(jié)構(gòu)。該方法因采用含有非骨架鋁的沸石作為母相，打破了四配位骨架鋁對沸石溶解、再結(jié)晶的限制，從而制備出硅鋁比低至16的中空ZSM-5沸石。

低硅鋁比中空ZSM-5沸石在碳氫化合物裂解中，尤其是在大分子碳氫化合物裂解中表現(xiàn)出高活性、高穩(wěn)定性和高丙烯選擇性的特點。研究者通過脈沖場梯度核磁共振(PFG-NMR)研究了沸石催化劑的傳質(zhì)特性，表明低硅鋁比中空ZSM-5沸石優(yōu)異的催化性能來源于大量的可接觸酸性位。

該方法除了適用于合成低硅鋁比中空ZSM-5沸石之外，對其他中空雜原子摻雜沸石合成的技術(shù)路線也具有參考意義。