スチーム処理下でのHZSM-5ゼオライトフレームワークの動的進化

ゼオライトフレームワーク構造の動的進化と、異なるスチーム条件下でのさまざまなヒドロキシル基やアルミニウム種との相互作用を原子スケールで理解することは非常に重要です。ここでは、一連の特性評価手法を用いて、スチームにさらされたHZSM-5ゼオライト (Si/Al = 36) のフレームワーク構造を、100から500 °Cの温度範囲で調査しました。穏やかなスチーム条件 (T ≤ 200 °C) 下では、脱アルミニウム反応はほとんど見られず、シラノールの巣が直接凝縮して新しいフレームワークSi-O-Si結合を形成します。対照的に、厳しいスチーム条件 (T ≥ 300 °C) 下では、フレームワークの四面体アルミニウム原子Al(IV)-1が部分的および完全な加水分解を通じて順次部分的に配位されたフレームワークアルミニウムAl(IV)-2およびフレームワーク外アルミニウム (EFAL) に変換され、これによりフレームワークSi/Al比が増加し、結晶性が低下します。Al(IV)-2は、フレームワークの完全な脱アルミニウムの重要な中間体として認識されます。Al(IV)-2のブレンステッド酸性サイトは、水素結合相互作用によってフレームワークAl-OH基に影響を受け、1H化学シフトが低フィールドにシフトし、6.0-9.0 ppmおよび12.0-15.0 ppmに現れます。新たに生成されたEFALおよびシラノールの巣も凝縮を通じてさらに進化します。一方、脱アルミニウム反応中には、構造的に異なるアルミニウム種Al(IV)-1、Al(IV)-2、EFALおよびアルミニウム種のさまざまなヒドロキシル基の空間相関（または相互作用）が非常に複雑になります。これらの結果に基づき、穏やかおよび厳しいスチーム条件下でのHZSM-5ゼオライトフレームワーク構造の動的進化経路が提案されます。