Desilikation: zur kontrollierten Erzeugung von Mesoporosität in MFI-Zeolithen

Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Desilikation durch Behandlung in alkalischer Umgebung im Vergleich zu anderen Methoden eine sehr geeignete und reproduzierbare Methodik zur Gewinnung von mesoporösen ZSM-5-Zeolithen mit erhalten gebliebener struktureller Integrität ist. Dieser Fachartikel analysiert mechanistische und kinetische Aspekte, die mit dieser Nachsynthese-Behandlung verbunden sind. Die Gitteraluminium steuert den Prozess der Gittersilizium-Extraktion und macht die Desilikation selektiv für die intrakristalline Mesopor-Bildung. Ein optimaler molarer Si/Al-Verhältnis im Bereich von 25–50 wurde identifiziert. Bei höheren Si/Al-Verhältnissen tritt eine nicht-selektive und übermäßige Extraktion von Gittersilizium auf, während bei niedrigeren Verhältnissen eine geringfügige Extraktion und begrenzte Mesopor-Bildung erfolgt. Das Vorhandensein von nicht-Gitteraluminium-Spezies, beispielsweise durch Dampfbearbeitung gewonnen, hemmt die Mesopor-Bildung durch alkalische Behandlung aufgrund der Wieder-Einfügung dieser Spezies in das Zeolithgitter. Eine zusätzliche kinetische Optimierung der physikochemischen Eigenschaften der hierarchischen porösen Zeolithstrukturen wird durch Variation der Zeit und Temperatur der alkalischen Behandlung erreicht. Eine aufeinanderfolgende Kombination von Nachbehandlungen, bei denen die Desilikation von der Dealumination gefolgt wird, ermöglicht eine entkoppelte Modifikation der mesoporen und sauren Eigenschaften, was im Katalysator-Design und der Optimierung von Interesse ist. Vorarbeiten zu anderen Zeolithgittertypen haben eine vielversprechende Aussicht auf die alkalische Behandlung gezeigt. Die Entwicklung von mesoporösen Zeolithen durch Desilikation sollte eine effizientere Nutzung des Zeolithkristalls aufgrund einer verbesserten Zugänglichkeit und einem erleichterten Transport zu und von den aktiven Stellen induzieren.