Acidic properties of ZSM-5 zeolite catalysts were studied by temperature-programmed desorption technique and i.r. spectroscopy.
Full exchange could be obtained in alkali metal cation exchanges, but alkaline-and rare-earth metal cation exchanges could not be obtained over than 30-40%.
TPD pattern of HZSM-5 zeolite showed three different states, designated as α,β, and γ, respectively. The amount of γ-state decreased with increasing Si/Al ratio, and upon cation-exchanging with alkali metal. I.r. spectra of pyridine adsorbed on various modified ZSM-5 showed that γ-state is due to the hydroxyl groups of bridged Si - OH - Al.
Alkylation of toluene with ethanol over HZSM-5 and cation-exchanged as well as Mg-modified catalysts was investigated. It was shown that Bronsted acid site was an active site, and conversion was reduced drastically by alkali metal cation exchange.
Due to modified diffusional characteristics, high p-ethyl-toluene selectivity was observed over $K^+$, $Cs^+$-exchanged and Mg-modified HZSM-5 zeolite catalysts.
ZSM-5 제올라이트 촉매의 고체산 특성을 암모니아 승온 탈착법과 적외선 분광법에 의하여 연구하였다.
이온교환등온선에서 알칼리금속 양이온에 의해서는 거의 완전히 이온 교환이 가능하지만, 알칼리 토금속과 희토류금속 양이온에 의해서는 30~ 40% 이상 이온교환될 수 없었다. HZSM-5 의 암모니아 승온탈착곡선에는 α, β, γ의 세가지 상태가 나타나는데, γ-상태의 양은 Si/Al 비가 클수록 그리고 알칼리 금속의 양이온 교환에 의해서 감소됨을 알았다. ZSM-5 에 흡착시킨 피리딘의 적외선 흡수 스펙트럼으로부터 γ-상태는 Si-OH-Al의 수산기, 즉 브뢴스테드산점에 의한 것임을 알았다.
KZSM-5 와 양이온 교환 및 마그네슘 처리된 촉매 상에서의 에탄올에 의한 톨루엔의 알킬화 반응을 고찰하였다. 브뢴스테드 산점이 일차적인 활성점이었고, 알칼리금속 양이온 교환에 의하여 촉매의 활성은 급격히 감소하였다.
$K^+, Cs^+$-이온교환 및 마그네슘 처리된 ZSM-5 제올라이트 촉매의 변형된 확산특성에 기인한 높은 para-에틸톨루엔의 선택성이 나타났다.
