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图1  ZSM-5分子筛的结构

ZSM是Zeolites Socony Mobil的缩写

，ZSM-5沸石分子筛则是20世纪七十年代美国Mobil石油公司开发成功的一系列新型的高硅铝比沸石分子筛中其中的一种。它有着独特的交叉孔道结构
，都是10氧环组成

，其直筒型孔道呈椭圆形，横向孔道截面近似于圆形
，孔口尺寸稍有区别。一组为平行于单胞的a轴，呈“Z”字形具有近似于圆形的开孔，其尺寸为0.54×0.56nm;另一组平行于单胞的b轴，为直通道，但为椭圆开口
，其尺寸为0.51×0.57nm。ZSM-5晶体属于理想的斜方晶系，其结构参数为a=20.1
，b=19.9
，c=13.4。

沸石分子筛按其尺寸的大小又可分为纳米沸石分子筛和微米沸石分子筛
，它们具有完全相同的孔道结构(如图1)。但是微米ZSM-5分子筛的择形催化技术存在局限性，主要是由于ZSM-5沸石分子筛孔道较长
，构型扩散阻力太大，导致内表面的利用率较低，并且微米ZSM-5沸石分子筛抗积碳能力差
，使得催化剂本身在反应过程中失活快
，单程反应周期短，不利于工业化应用。

ZSM-5分子筛的主要特点有：热稳定性
、耐酸性、水蒸汽稳定性、憎水性

、不易积炭、优异的择形选择性等。

1．热稳定性

ZSM-5沸石的热稳定性很高
。这是由骨架中有结构稳定的五元环和高硅铝比所造成
。比如，将试样在850℃左右焙烧2小时后，其晶体结构不变

。甚至可经受1100℃的高温
。到目前为止，ZSM-5是己知沸石中热温定性最高者之一

。所以将它用于高温过程是特别适宜的。例如用它作为烃类裂解催化剂
，可经受住再生催化剂时的高温。

2．耐酸性

ZSM-5沸石具有良好的耐酸性
，它能耐除氢氟酸以外的各种酸。

3.水蒸汽稳定性

Wang，IKai等的研究表明

，当其他沸石受到水蒸汽和热时，它们的结构一般被破坏，导致不可逆失活。而Mobil公司用ZSM-5作为甲醇转化(水是主要产品之一)的催化剂。这表明ZSM-5对水蒸汽有良好的稳定性。540℃下用分压为22mmHg柱的水蒸汽处理HZSM-5和HY沸石24小时后，HZSM-5的结晶度约为新鲜催化剂的70%，可是在同样条件下

，HY沸石的骨架几乎全部被破坏
。

4.憎水性

ZSM-5具有高硅铝比，其表面电荷密度较小。而水是极性较强的分子，所以不易为ZSM-5所吸附
。尽管水分子的直径小于正己烷

，但ZSM-5对正己烷的吸附量一般大于水
。       

 

       5.不易积炭

       ZSM-5孔口的有效形伏、大小及孔道的弯曲，阻止了庞大的缩合物的形成和积累
。同时
，ZSM-5骨架中无大于孔道的空腔(笼)存在，所以限制了来副反应的大缩合分子的形成
。从而使ZSM-5催化剂积炭的可能性减少。ZSM-5对烷基芳烃进入孔道形成障碍，因而反应过程中它不能在较小的孔道中继续反应
，最后缩聚形成焦。所以ZSM-5比Y型及丝光沸石的积炭速率慢得多，几乎相差两个数量级
。

      6.优异的择形选择性

      以沸石分子筛作为催化剂，只有比晶孔小的分子可以出入催化反应的进行受着沸石晶孔大小的控制，沸石催化剂对反应物和产物分子的大小和形状表现出极大的选择性。ZSM-5沸石十元环构成的孔道体系具有中等大小孔口直径
，使它具有很好的择形选择性
。