La zéolite ZSM-5 joue un rôle essentiel dans le craquage du pétrole et le raffinage des produits pétrochimiques en raison de sa structure microporeuse (0,51-0,56 nm) et de ses caractéristiques d'acide solide accordables. Les micropores de la zéolithe limitant le transfert de masse des réactifs, l'objectif de la recherche a été d'améliorer l'accessibilité des réactifs aux sites acides des zéolites pour améliorer leur activité catalytique au cours des dernières décennies.

D'habitude, un post-traitement en solution alcaline est utilisé pour désiliconiser et graver sélectivement les mésopores intracristallins afin d'améliorer l'accessibilité des sites acides de la zéolite. Cependant, parce que l'aluminium à quatre coordonnées dans la zéolite vierge inhibe la désiliconisation, cette méthode ne convient que pour la synthèse de zéolithes ZSM-5 avec un rapport silicium/aluminium élevé. La synthèse du faible rapport silicium/aluminium ZSM-5 avec une bonne accessibilité reste un défi.

Récemment, les chercheurs de l'Institute of Metal Research (IMR) de l'Académie chinoise des sciences, en collaboration avec les chercheurs de l'Université de Manchester, a développé une méthode efficace pour préparer un catalyseur de zéolite creuse ZSM-5 avec un faible rapport silicium/aluminium. L'étude a été publiée en ligne dans Angewandte Chemie Édition internationale.

Les chercheurs ont d'abord préparé une zéolite vierge contenant de l'aluminium de charpente supplémentaire à partir d'une liqueur mère de synthèse de zéolite à vieillissement rapide et à haute température. Puis, ils ont réinséré l'aluminium du cadre supplémentaire dans l'aluminium du cadre par dissolution et recristallisation d'hydroxyde de tétrapropylammonium. Une structure creuse a été formée en même temps.

La nouveauté de cette méthode réside dans l'utilisation de zéolithe vierge contenant de l'aluminium de charpente supplémentaire comme phase mère, qui brise la restriction de dissolution et de recristallisation de la zéolithe par la charpente aluminium à quatre coordonnées, ainsi, une zéolite creuse ZSM-5 avec un rapport silicium/aluminium aussi faible que 16 a été préparée.

La zéolite creuse ZSM-5 avec un faible rapport silicium/aluminium présente d'excellentes performances catalytiques dans le craquage d'hydrocarbures, notamment dans le craquage de molécules volumineuses, avec une forte activité, haute stabilité et haute sélectivité en propylène. L'excellente performance catalytique des zéolites creuses ZSM-5 à faible rapport silicium/aluminium provient de sites acides bien accessibles.

Ce procédé est adapté à la synthèse de zéolithes creuses ZSM-5 à faible teneur en silicium et en aluminium, et il fournit une voie technique réalisable pour d'autres zéolites creuses dopées par hétéroatomes.