ZSM-5 was synthesized by template-free method usi/ng nano-sized crystalline ZSM-5 as a seed and sodium silicate as a silica source. The uniform ZSM-5 crystals with relative crystallinity higher than 100 % could be obtained successfully by the seeding method. To guaranty uniform and crystalline ZSM-5, the nano-sized crystalline seed in the range of 100 nm should be used. The crystal size of ZSM-5 could be controlled easily by the content of seed in mother slurry. The windows of $Na_2O/SiO_2$ and $Al_2O_3/SiO_2$ of mother slurry could be expanded by the introduction of crystalline seed even in template-fee synthesis of ZSM-5 with sodium silicate. The ZSM-5 prepared in the presence of nano-sized crystalline seed also revealed higher hydrothermal stability than those prepared without seed. To compare the catalytic activity of synthesized and commercial ZSM-5, a series of P modified ZSM-5 was prepared using $H_3PO_4$ solution and was evaluated after steaming in a severe condition. The synthesized ZSM-5 shows higher activity than commercial one in naphtha cracking. Finally, enhanced catalytic performance of synthesized ZSM-5 using crystalline seed was confirmed in fluidized bed re-actor. The catalysts were characterized by XRD, Ar adsorption, $^{27} Al$ and $^{31} P MAS NMR$ , $NH_3-TPD$ . Results showed that to obtain the higher hydrothermal stable acid sites, it is important to have the structural stability of framework in ZSM-5 zeolites.
본 연구에서는 납사 접촉분해 반응용ZSM-5 제올라이트를 제조하기 위해, 100 나노 이하의 크기를 가지는 결정성 씨드를 합성하였고, 이러한 결정성 씨드를 제올라이트의 합성 모액에 첨가함으로써, 고결정성의 단분산화된 균일한 크기의 제올라이트 입자를 성공적으로 합성할 수 있었다. 합성된 ZSM-5 제올라이트를 납사 접촉분해반응에 적용한 결과, 상업용 ZSM-5 제올라이트보다 우수한 수열안정성을 가지는 것으로 확인되었으며, 이로 인해 보다 우수한 납사 분해능을 나타내었다. 이러한 원인을 파악하기 위해, 결정성 씨드를 적용하여 합성된 ZSM-5 제올라이트의 특성을 분석한 결과, 산점을 형성하는 제올라이트의 골격 구조 내 Al의 안정성이 상업용 제올라이트 보다 더 높아, 즉, 수열처리 후에도 남아있는 산점의 양이 많아, 높은 경질 올레핀 수율을 나타낸 것으로 예측되었다.
