La zeolite ZSM-5 svolge un ruolo vitale nel cracking del petrolio e nella raffinazione dei prodotti petrolchimici grazie alla sua struttura microporosa (0,51-0,56 nm) e alle caratteristiche di acido solido sintonizzabile. Poiché i micropori di zeolite limitano il trasferimento di massa dei reagenti, l'obiettivo della ricerca è stato quello di migliorare l'accessibilità dei reagenti ai siti acidi delle zeoliti per migliorare la loro attività catalitica negli ultimi decenni.

Generalmente, il post-trattamento con soluzione alcalina viene utilizzato per desiliconizzare e incidere selettivamente i mesopori intracristallini per migliorare l'accessibilità dei siti acidi della zeolite. Però, perché l'alluminio quadricoordinato nella zeolite incontaminata inibisce la desilconizzazione, questo metodo è adatto solo per la sintesi di zeoliti ZSM-5 con un alto rapporto silicio/alluminio. La sintesi di ZSM-5 a basso rapporto silicio/alluminio con una buona accessibilità rimane impegnativa.

Recentemente, i ricercatori dell'Istituto di ricerca sui metalli (IMR) dell'Accademia cinese delle scienze, collaborando con i ricercatori dell'Università di Manchester, ha sviluppato un metodo efficace per preparare un catalizzatore zeolitico cavo ZSM-5 con un basso rapporto silicio/alluminio. Lo studio è stato pubblicato online in Angewandte Chemie Edizione Internazionale.

I ricercatori hanno prima preparato una zeolite incontaminata contenente alluminio extra della struttura da un liquore madre di sintesi di zeolite a invecchiamento rapido ad alta temperatura. Quindi, hanno reinserito l'alluminio della struttura extra nell'alluminio del telaio mediante dissoluzione e ricristallizzazione dell'idrossido di tetrapropilammonio. Contemporaneamente si è formata una struttura cava.

La novità di questo metodo risiede nell'uso di zeolite incontaminata contenente alluminio extra come fase madre, che rompe la restrizione della dissoluzione della zeolite e della ricristallizzazione da parte della struttura a quattro coordinate in alluminio, in tal modo è stata preparata zeolite ZSM-5 cava con un rapporto silicio/alluminio a partire da 16.

La zeolite cava ZSM-5 con un basso rapporto silicio/alluminio mostra eccellenti prestazioni catalitiche nel cracking di idrocarburi, soprattutto nel cracking di molecole voluminose, ad alta attività, elevata stabilità ed elevata selettività al propilene. Le eccellenti prestazioni catalitiche delle zeoliti cave ZSM-5 a basso rapporto silicio/alluminio hanno avuto origine da siti acidi di buona accessibilità.

Questo metodo è adatto per la sintesi di zeoliti cave ZSM-5 a basso contenuto di silicio in alluminio, e fornisce un percorso tecnico fattibile per altre zeoliti cave drogate con eteroatomi.