Factors governing the synthesis of zeolites from silicoaluminate hydrogels : a comparative study of the crystallization mechanisms of zeolites Y, mordenite and ZSM-5

Center for Advanced Materials Research, Laboratory of Catalysis, Facultés Universitaires N.-D. de la Paix, Rue de Bruxelles, 61, B-5000 Namur, Belgium.

Abstract

The syntheses of zeolites Y, mordenite and ZSM-5 have been systematically investigated. All crystallization processes can be explained by assuming direct hydrogel transformation (or surface nucleation) (ZSM-5 type B), aqueous phase ion transportation (mordenite, ZSM-5 type A), or by a combination of these two mechanisms (zeolite Y). The characterization of the liquid and solid precursors and intermediate phases has been carried out mainly by multinuclear NMR spectroscopy. The influence of tetraalkylammonium salts addition on the synthesis of zeolite Y is discussed in terms of structure-directing effects of the organic cations and supersaturation of the zeolite-forming species.

Résumé

On présente une étude systématique de la synthèse des zéolithes Y, mordenite et ZSM-5. Les processus de cristallisation peuvent être expliqués par la transformation directe de l'hydrogel (nucléation de surface) (ZSM-5 type B), par transport d'ions en phase aqueuse (mordenite, ZSM-5 type A), ou par la combinaison de ces deux mécanismes (zéolithe Y). La caractérisation des espèces chimiques, précurseurs ou intermédiaires, en phase liquide ou solide, a été réalisée par la spectroscopie RMN multinoyaux. L'influence de l'addition de sels de tétraalkylammonium sur la cristallisation de la zéolithe Y est discutée en termes d'effets directeurs de structure des ions organiques et de sursaturation du milieu.