CN114426291B - 一种zsm-5沸石分子筛及其合成方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种ZSM‑5沸石分子筛及其合成方法和应用，主要解决现有技术中含铁的沸石分子筛晶体中铁离子化学状态不均一、铁离子进入骨架含量低、晶化时间较长等问题。本发明在合成ZSM‑5沸石分子筛时，使用硅烷偶联剂和/或硅醚参与成胶过程与水热晶化合成过程，促使铁离子全部以孤立的铁氧多面体化学状态，分散嵌入在沸石分子筛的晶体骨架中。该含铁ZSM‑5沸石分子筛与现有技术中其他铁含量相同的含铁ZSM‑5相比，酸强度较高，布朗斯特酸较多，可用于高效的含铁沸石分子筛催化剂的工业生产中。

Description

一种ZSM-5沸石分子筛及其合成方法和应用
技术领域
本发明属于沸石分子筛催化剂及其制备技术领域，特别涉及一种ZSM-5沸石分子筛及其合成方法和应用。
背景技术
沸石分子筛材料是一类具有微孔骨架结构的硅酸盐化合物，即它的三维骨架是由TO4(T＝Si、Al或杂原子)四面体构成，四面体中四个氧原子与另一个四面体共用，若干四面体连接先形成次级结构单元、再组成不同拓扑结构的各种沸石分子筛结构。沸石分子筛作为催化剂、吸附剂、离子交换剂在炼油与石油化工、精细化工、吸附分离、环保、水处理等领域有着广泛的应用。其中含杂原子铁的沸石分子筛由于其同时具有酸碱催化和选择催化氧化的功能，可应用于催化许多有机分子的选择氧化、芬顿氧化降解含酚或染料废水、NOx的催化分解消除、二甲醚羰基化、烷烃异构化反应等方面，因此引起人们的广泛兴趣和关注。
含杂原子铁的沸石分子筛中，铁在沸石分子筛结构中可以平衡阳离子、骨架阳离子、金属氧化物、金属等多种化学状态存在。目前,含铁分子筛的合成主要有水热合成法(见Catana G,Pelgr ims J,Scho onhedt R A.Zeolites,1995,15(5):475～480；Panov G I,Sheveleva G A,Kharitonov A S,et al.Appl.Catal.A,1992,82:31；Arends I W C,R.Sheldo n A,Wallar M,Schuchar dt U,Angew.Chem.Int.Ed.,1997,36(2):1144-1163；Nguyen H P,Tran TKH,Nguyen VT.Applied catalysis.B,2001，34:267-275；US20090048095A1等)、同晶取代二次合成法(见Wu P，Lin H，Komatsu T，Chem.Commun.1997，663；Testa F，Creta F，Diodati GD，Micropor.Mesopor.Mater.1999，187；CN1517148A等)、离子交换法(US5451387等)、水热与离子交换法组合(US9821301；WO2019140750A1等)、浸渍法(见Shimokawabe M,Takahata N,Chuk i T,TakezawaN.Reaction Kinetics and Catalysis Letters,2000,71(2):313；Perathoner S,Pino F,Centi G,et al.Topics in catalysis,2003,23(4):125-136；EP0756891A1等)和在分子筛笼内封装金属络合物(见US20130004398A1；CN102655933A)等方法。在水热法合成中，一般包括成胶和水热晶化两步，由于合成过程中铁离子易水解生成氢氧化物或氧化物沉淀，因此造成部分铁离子没有进入到沸石分子筛的晶体骨架中，此时分子筛材料中铁元素的化学状态并不均一，且采用直接水热晶化法得到的含铁杂原子分子筛,其中骨架铁离子的含量较低,一般<5％；而用同晶置换的二次合成法，可间接获得铁离子含量较高的骨架，但其铁离子的化学状态也很难做到均一。而采用后几种方法：离子交换法、浸渍法、分子筛笼内封装法等制得的材料中，铁离子都位于分子筛的孔和笼中，而不是在骨架上。此外，CN201510645926.0报道了一种含孤立金属物种的沸石Fenton催化剂及其制备方法和应用，将沸石与金属氯化物前驱体溶液混合后制得催化剂的前驱体，之后通过冷冻干燥的方法制备孤立金属物种Fenton催化剂，但是这引入的铁离子没有进入分子筛的晶体骨架。
总之，现有技术中存在含铁的沸石分子筛存在铁离子化学状态不均一、铁离子进入骨架含量低、晶化时间较长等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决现有技术中含铁的沸石分子筛存在铁离子化学状态不均一、铁离子进入骨架含量低、晶化时间较长等问题，期望合成出晶体骨架含孤立态铁离子的ZSM-5沸石分子筛。本发明另一目的在于提供该沸石分子筛合成方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明第一方面在于提供一种ZSM-5沸石分子筛，其晶体骨架含孤立态铁离子；铁离子以均一的铁氧多面体配位方式嵌入在ZSM-5沸石分子筛晶体骨架中。
上述技术方案中，ZSM-5沸石分子筛的紫外可见漫反射光谱显示材料对213±5nm和233±5nm波长左右的紫外光有强特征吸收峰，而对波长大于300nm以上的光没有吸收。
上述技术方案中，ZSM-5沸石分子筛的Si/Fe摩尔比为10～2000，优选为15-300。
上述技术方案中，ZSM-5沸石分子筛的Si/Al摩尔比范围为10～∞，优选为10-500。
本发明ZSM-5沸石分子筛中，Bronsted酸(简称B酸)与Lewis酸(简称L酸)之比相较于铁离子未进入该骨架的分子筛提高15％以上。
本发明第二方面在于提供一种ZSM-5沸石分子筛的合成方法，包括如下步骤：
(1)将铝源、模板剂、硅烷偶联剂和/或硅醚、铁盐、硅源与去离子水搅拌混合得到胶状物；
(2)将步骤(1)所得胶状物进行水热晶化，得到ZSM-5沸石分子筛；
步骤(1)中所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述硅醚为烯醇硅醚、六甲基二硅氧烷、三甲基硅烷醚等硅醚中的一种或多种。
步骤(1)中，所述胶状物中各组分摩尔比为：步骤(1)中所述胶状物中各组分摩尔比为：100SiO2:xAl2O3:yT:zH2O:mH:nFeR，其中，T为模板剂，H为硅烷偶联剂和/或硅醚，FeR为铁盐；x＝0～10，优选x＝0.1～6；y＝0.05～100，优选y＝10～50；z＝1000～20000，优选z＝4000～16000；m＝0.05～40，优选m＝5～20；n＝0.05～15，优选n＝0.10～10。
步骤(2)中，所述水热晶化为将步骤(1)所得胶状物转移至带有聚四氟乙烯衬里的密封高压釜中进行水热晶化。水热晶化的条件为：晶化温度100℃～230℃，优选170℃～230℃；晶化时间为12～240h，优选12～48h。
步骤(1)中，所述搅拌的时间为2～6h；所述铝源为铝酸钠、硫酸铝、氯化铝、硝酸铝、氢氧化铝、拟薄水铝石中的一种，优选铝酸钠、拟薄水铝石、硫酸铝中的一种或多种。所述铁盐为硫酸铁、硝酸铁、磷酸铁、氯化铁中的一种或多种，优选为硝酸铁；所述模板剂为四丙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、四乙基溴化铵、1,6-己二胺、正丁胺中的一种或多种，优选为四丙基氢氧化铵；所述硅源为硅溶胶、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、白炭黑、气相二氧化硅等，优选硅溶胶和正硅酸乙酯。
本发明所述的ZSM-5沸石分子筛还可以进行铵交换制得H型ZSM-5沸石分子筛。所述铵交换为：将步骤(2)所得ZSM-5沸石分子筛和NH4NO3溶液，搅拌，离心分离，洗涤，干燥，重复2-3次，直至溶液pH为中性，焙烧，得到H型ZSM-5沸石分子筛。按重量份计，所述ZSM-5沸石分子筛为1～20份，NH4NO3溶液为1～10份质量浓度为10％～20％。所述搅拌时间为0.5～24h，优选为1～10h。所述焙烧温度为在300～750℃，优选为550℃，焙烧时间为1～10h，优选为3～5h。
本发明第三方面在于提供一种ZSM-5沸石分子筛在含铁沸石分子筛催化有机分子转化反应中的应用。可提高催化剂的性能。所述的应用优选用在催化有机分子的选择氧化、芬顿氧化、NOx的催化分解消除、二甲醚羰基化、烷烃异构化、甲醇制烯烃反应等方面，提高催化剂性能。
本发明主要效果在于：
(1)在ZSM-5合成过程中同时使用铁盐及硅烷偶联剂和/或硅醚。硅烷偶联剂结构式为:Y-R-Si(OR)3(式中Y-有机官能基，SiOR-硅烷氧基)，硅醚的结构式为：R1R2R3Si-O-R4，其中R4为烷基取代基或芳基取代基。硅烷偶联剂和硅醚水解后参与分子筛的成胶与晶化，与铁离子作用，可抑制铁离子在碱性条件下水解或沉淀，从而使铁离子以均一的化学状态晶化进入分子筛骨架中；进一步提高了分子筛B酸(布朗斯特酸)的含量，有利于改善催化剂的性能。
(2)本发明沸石分子筛合成时，硅烷偶联剂和/或硅醚的有机硅基团进入分子筛骨架可调控分子筛的亲油性，从而提高与有机反应物的吸附及催化性能。
(3)本发明沸石分子筛Si/Fe摩尔比在10～2000宽范围内可调。
(4)本发明沸石分子筛中，铁以孤立态铁离子方式进入晶体骨架，骨架铁含量高。本发明制备过程晶化速度快较常规晶化速度加快2-3倍。晶化温度≥170℃时，晶化时间可以缩短到24小时以内。
附图说明
图1：实施例1所制备ZSM-5沸石分子筛的紫外-可见(UV-vis)漫反射光谱；
图2：对比例1用浸渍法合成含铁的硅烷偶联剂改性的Fe/ZSM-5分子筛的紫外-可见(UV-vis)漫反射光谱；
图3：对比例2用常规水热法合成含铁的ZSM-5分子筛的紫外-可见(UV-vis)漫反射光谱；
图4：实施例1所制备ZSM-5沸石分子筛的X射线衍射(XRD)图谱；
图5：实施例2～4所制备ZSM-5沸石分子筛的X射线衍射(XRD)图谱；
图6：实施例2～4所制备ZSM-5沸石分子筛的紫外-可见(UV-vis)漫反射光谱；
图7：实施例和对比例所制备的ZSM-5分子筛的含酚废水降解应用中TOC浓度随反应时间的变化曲线，其中a为实施例1，b为对比例1，c为市售常规的不含铁的ZSM-5分子筛。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
X-射线多晶粉末衍射(XRD)采用德国BRUKER公司的D8 Advance SS X射线衍射仪分析样品的晶体结构分析。以Cu靶的Kα1为辐射源，在40kV和40mA，衍射角2θ＝5～60°的条件下扫描与记录，得到XRD衍射图谱，表征分子筛晶型、骨架结构。
紫外-可见光谱(UV-vis)采用美国安捷伦(原瓦里安)公司的Varian Cary 5000紫外分光光度仪进行UV-vis紫外漫反射光谱测试，分析样品骨架位的铁物种及其分布状态。催化剂粉末样品以质量比为1:4与参比样品BaSO4混合测试。扫描范围200～800nm。
氨气-程序升温脱附(NH3-TPD)本实验采用天津市鹏翔科技有限公司的PX200系列动态测试多用吸附仪，通过NH3吸附程序升温脱附对分子筛催化剂的酸强度进行表征。在程序升温过程中，氨气的脱附温度与其在样品表面吸附位的酸性强弱密切相关。一般来说，氨气脱附所需的温度越高，其吸附位的酸性越强。在分子筛催化剂研究中，普遍把脱附温度由低到高的脱附峰归属于弱酸位、中强酸位和强酸位。测试方法：将20-40目的分子筛催化剂100mg装在U型管，通氦气，以10℃/min升温至600℃，保持稳定1h后停止加热，冷却至室温，以去除样品中吸附的水分；然后通氨气，20min以上，使催化剂吸附氨气饱和，关闭氨气，通氦气，并升温至100℃吹扫多余未吸附的氨气至基线平。然后10℃/min升温速率升到700℃，记录热导TCD脱附的信号，得到NH3-TPD的温度-热导信号图像。通过脱附峰可得到弱酸/强酸中心对应的脱附温度。
原位吡啶红外吸附(Py-IR)采用美国Thermo Fisher Scientific公司的Nicolet5700型傅里叶变换红外光谱仪(Py-IR)将分子筛吸附吡啶。在400℃真空条件下纯化100min，将样品预处理。吸附吡啶30min，再降温至200℃，解吸吡啶，再程序升温得到200℃、300℃、400℃的B酸和L酸的酸量。
【实施例1】
分子筛晶化合成：称取0.8克铝酸钠、40克25wt％的四丙基氢氧化铵水溶液(缩写：TPAOH)、5克硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(缩写：APTS)、2克九水合硝酸铁、65克的正硅酸乙酯与200克的去离子水混合成胶，搅拌3小时得到胶状物。将所得胶状物转移至带有聚四氟乙烯衬里的密封高压釜中，于170℃水热晶化24小时。用去离子水抽滤洗涤晶化产物，至滤液呈中性，滤饼在110℃下12小时烘干后，550℃焙烧5小时，得到分子筛样品ZSM-5。其中，反应物中各成胶组分摩尔比为：100SiO2:xAl2O3:yTPAOH:zH2O:m APTS:nFe(NO3)3·9H2O，其中x＝1.0；y＝15.8；z＝4100；m＝7.2；n＝1.6。
分子筛铵交换：称取分子筛5g，10wt％NH4NO3溶液50g，90℃搅拌2小时，离心分离，洗涤，直至溶液pH为中性，再重复上述离子交换过程2次，过滤、洗涤、干燥后，于马弗炉中在550℃下焙烧3小时，得到H型含铁ZSM-5分子筛，该分子筛材料化学组成中的Si/Fe摩尔比为63.5，Si/Al摩尔比为48.2。
所制得的含铁ZSM-5分子筛的紫外-可见漫反射光谱见图1。图1显示沸石分子筛对213nm和233nm波长左右的紫外光有强特征吸收峰，这是分子筛晶体骨架含孤立态铁离子的特征吸收峰。而对波长大于300nm以上的紫外或可见光没有吸收，说明该沸石分子筛中没有氧化铁。XRD光谱见图4，XRD图谱中没有显示任何杂质的吸收峰，经指标化可以确认它为MFI类型的晶体结构。所制得的H型ZSM-5的NH3脱附峰温度见表1。所制得的H型ZSM-5的吡啶吸附红外光谱表征结果见表2。
【实施例2】
分子筛晶化合成：称取4克铝酸钠、80克32.7％的四丙基溴化铵水溶液、8克硅烷偶联剂丙基三甲氧基硅烷(缩写：PTMS)、8克九水合硝酸铁、47克40％的硅溶胶与800克的去离子水混合成胶，搅拌3小时。将混合溶液转移至带有聚四氟乙烯衬里的密封高压釜中，于200℃水热晶化20小时。用去离子水抽滤洗涤晶化产物，至滤液呈中性，滤饼在110℃下12小时烘干后，550℃焙烧5小时，得到分子筛样品ZSM-5。其中，反应物中各成胶组分摩尔比为：100SiO2:xAl2O3:yTPABr:zH2O:m PTMS:nFe(NO3)3·9H2O，其中x＝5.2；y＝31.4；z＝15700；m＝15.5；n＝6.3。
分子筛铵交换：称取分子筛5g，10％NH4NO3溶液50g，90℃搅拌2小时，离心分离，洗涤，直至溶液pH为中性，再重复上述离子交换过程2次，过滤、洗涤、干燥后，于马弗炉中在550℃下焙烧3小时，得到H型ZSM-5。该材料化学组成中的Si/Fe摩尔比为15.6，Si/Al摩尔比为10.0。
所制得的含铁ZSM-5分子筛紫外-可见漫反射光谱与图1类似，见图6；XRD光谱与图4类似，见图5。所制得的H型ZSM-5的NH3脱附峰温度见表1。所制得的H型ZSM-5的吡啶吸附红外光谱表征结果见表2。
【实施例3】
分子筛晶化合成：称取0.39克铝酸钠、100克25％的四丙基氢氧化铵水溶液、5克烯醇硅醚(缩写：SEE)、0.42克六水合氯化铁、65克的正硅酸乙酯与500克的去离子水混合成胶，搅拌3小时。将混合溶液转移至带有聚四氟乙烯衬里的密封高压釜中，于120℃水热晶化120小时。用去离子水抽滤洗涤晶化产物，至滤液呈中性，滤饼在110℃下12小时烘干后，550℃焙烧5小时，得到分子筛样品ZSM-5。其中，反应物中各成胶组分摩尔比为：100SiO2:xAl2O3:yTPAOH:zH2O:mSEE:nFeCl3·6H2O，其中x＝0.5；y＝39.4；z＝10225；m＝15.5；n＝0.5。
分子筛铵交换：称取分子筛5g，10wt％NH4NO3溶液50g，90℃搅拌2小时，离心分离，洗涤，直至溶液pH为中性，再重复上述离子交换过程2次，过滤、洗涤、干燥后，于马弗炉中在550℃下焙烧3小时，得到H型ZSM-5。该材料化学组成中的Si/Fe摩尔比为200，Si/Al摩尔比为100。
所制得的含铁ZSM-5分子筛紫外-可见漫反射光谱与图1类似，见图6；XRD光谱与图4类似，见图5。所制得的H型ZSM-5的NH3脱附峰温度见表1。所制得的H型ZSM-5的吡啶吸附红外光谱表征结果见表2。
【实施例4】
分子筛晶化合成：称取0.08克铝酸钠、40克25％的四丙基氢氧化铵水溶液、5克三甲基硅烷醚(缩写：TMS)、1.26克九水合硝酸铁、65克的正硅酸乙酯与200克的去离子水混合成胶，搅拌3小时得胶状物。将胶状物转移至带有聚四氟乙烯衬里的密封高压釜中，于170℃水热晶化48小时。用去离子水抽滤洗涤晶化产物，至滤液呈中性，滤饼在110℃下12小时烘干后，550℃焙烧5小时，得到分子筛样品ZSM-5。其中，反应物中各成胶组分摩尔比为：100SiO2:xAl2O3:yTPAOH:zH2O:mTMS:nFe(NO3)3·9H2O，其中x＝0.1；y＝15.8；z＝4100；m＝15.7；n＝1.0。
分子筛铵交换：称取分子筛5g，10wt％NH4NO3溶液50g，90℃搅拌2小时，离心分离，洗涤，直至溶液pH为中性，再重复上述离子交换过程2次，过滤、洗涤、干燥后，于马弗炉中在550℃下焙烧3小时，得到H型ZSM-5。该材料化学组成中的Si/Fe摩尔比为100，Si/Al摩尔比为500。
所制得的含铁ZSM-5分子筛的紫外-可见漫反射光谱与图1类似，见图6；XRD光谱与图4类似，见图5。所制得的H型ZSM-5的NH3脱附峰温度见表1。所制得的H型ZSM-5的吡啶吸附红外光谱表征结果见表2。
【对比例1】
用浸渍法合成含铁的硅烷偶联剂改性的Fe/ZSM-5分子筛。
在10mL的去离子水中，先称取加入2.1g四丙基溴化铵(TPABr)，搅拌0.5h使之溶解，然后加入6.5mL水玻璃和0.47mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，搅拌3h使之混合均匀，随后加入4ml的5mol/L的硫酸溶液调节碱度，以及再加入5mL 0.2mol/L的Al2(SO4)3溶液，再继续搅拌3h。最终的凝胶组成为Na2O:SiO2:A12O3:TPABr:APTES:H2O＝7:100:2.5:20:5:2500。将上述凝胶转入50mL有聚四氟内衬的不锈钢高压反应釜中，110℃下晶化48小时，180℃下晶化24小时。用去离子水抽滤洗涤晶化产物，至滤液呈中性，滤饼在110～℃下12小时烘干后，550℃焙烧5小时，得到硅烷偶联剂改性的分子筛样品ZSM-5。
该样品于10wt％的NH4NO3溶液中70℃下搅拌，离子交换3小时后过滤，去离子水洗涤，再重复交换2次，过滤、洗涤、烘干，于马弗炉中升温至550℃下焙烧5小时，得到H型ZSM-5分子筛样品。
取2克九水合硝酸铁用乙醇溶解，该溶液滴加到18克H型ZSM-5分子筛中，该溶液恰好将分子筛完全覆盖，浸渍一天，再转移至100℃烘箱真空干燥，然后转移至马弗炉中，550℃下焙烧6小时得到分子筛对比样1。该分子筛材料化学组成中的Si/Fe摩尔比为60.3，Si/Al摩尔比为45.0。
对比样1的紫外-可见漫反射光谱见图2。图2表明铁离子的化学状态不均一，且铁离子没有进入分子筛的骨架。所制得的H型Fe/ZSM-5的NH3脱附峰温度见表1。所制得的H型Fe/ZSM-5的吡啶吸附红外光谱表征结果见表2。
【对比例2】
用常规水热法合成含铁的ZSM-5分子筛。
称取0.8克铝酸钠、40克25wt％的四丙基氢氧化铵水溶液、2克九水合硝酸铁、65克的正硅酸乙酯与200克的去离子水混合成胶，搅拌3小时得到胶状物。将所得胶状物转移至带有聚四氟乙烯衬里的密封高压釜中，于170℃水热晶化24小时得分子筛。其中，反应物中各成胶组分摩尔比为：100SiO2:xAl2O3:yTPAOH:zH2O:nFe(NO3)3·9H2O(具体数值：其中x＝1.0；y＝15.8；z＝4100；n＝1.6)。用去离子水抽滤洗涤晶化产物，至滤液呈中性，滤饼在110℃下12h烘干后，于马弗炉中升温至550℃焙烧5h。
分子筛铵交换：称取分子筛5g，10wt％NH4NO3溶液50g，90℃搅拌2小时，离心分离，洗涤，直至溶液pH为中性，再重复上述离子交换过程2次，过滤、洗涤、干燥后，于马弗炉中在550℃下焙烧3小时，得到H型ZSM-5。该分子筛材料化学组成中的Si/Fe摩尔比为62.6，Si/Al摩尔比为49.1。
所制得的对比样2的含铁分子筛的紫外-可见漫反射光谱见图3。图3在200～300nm有吸收峰，表明铁离子部分进入分子筛的骨架，在波长大于300nm以上也有光吸收，表明尚存在许多非骨架的铁物种。所制得的H型ZSM-5的NH3脱附峰温度见表1。所制得的H型ZSM-5的吡啶吸附红外光谱表征结果见表2。
表1 NH3脱附峰温度
Figure BDA0002722133230000091
另外，从酸性质来看，与对比样1和2对比，本发明的含铁ZSM-5分子筛氨气脱附温度更高(表1)，表明其酸强度更高。
表2酸分布表(吡啶吸附红外光谱表征)
Figure BDA0002722133230000092
表2为本发明材料与对比样的吡啶吸附红外光谱表征，结果表明本发明材料的B酸较多，B/L较高。
【实施例5】
本实施例为应用实施例，将市售常规的不含铁的H型ZSM-5分子筛(Si/Al摩尔比为47.9)、实施例1及对比例1所制备的分子筛分别作为催化剂用于高浓度的含酚废水(含2000ppm苯酚(0.02mol/L)；含10200ppm过氧化氢(0.28mol/L))降解：在反应温度为70℃，催化剂用量为2.0g/L，反应液初始pH值为4，搅拌速率为700rpm的实验条件下，测定了TOC浓度及TOC转化率随时间的变化曲线见图7。图7显示，实施例1所制备的分子筛作为催化剂时催化活性更高，转化率从70％提高到80％，催化速度更快。

Claims (12)

1.一种ZSM-5沸石分子筛，其特征在于，所述分子筛的晶体骨架含孤立态铁离子；铁离子以均一的铁氧多面体配位方式嵌入在ZSM-5沸石分子筛晶体骨架中；所述分子筛的紫外可见漫反射光谱显示材料对213±5nm和233±5nm波长的紫外光有强特征吸收峰，而对波长大于300nm以上的光没有吸收。
2.根据权利要求1所述ZSM-5沸石分子筛，其特征在于，所述分子筛的Si/Fe摩尔比为10～2000；Si/Al摩尔比为10～∞。
3.根据权利要求1或2所述ZSM-5沸石分子筛，其特征在于，所述分子筛的Si/Fe摩尔比为15～300；Si/Al摩尔比为10～500。
4.一种权利要求1～3任一项所述ZSM-5沸石分子筛的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铝源、模板剂、硅烷偶联剂和/或硅醚、铁盐、硅源与去离子水搅拌混合得到胶状物；
(2)将步骤(1)所得胶状物进行水热晶化，得ZSM-5沸石分子筛。
5.根据权利要求4所述ZSM-5沸石分子筛的合成方法，其特征在于，步骤(1)中所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ―氨丙基甲基二乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述ZSM-5沸石分子筛的合成方法，其特征在于，步骤(1)中所述硅醚为烯醇硅醚、六甲基二硅氧烷、三甲基硅烷醚中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述ZSM-5沸石分子筛的合成方法，其特征在于，步骤(1)中所述胶状物中各组分摩尔比为：100SiO2:xAl2O3:yT:zH2O:mH:nFeR，其中T为模板剂，H为硅烷偶联剂和/或硅醚，FeR为铁盐；x＝0～10；y＝0.05～100；z＝1000～20000；m＝0.05～40；n＝0.05～15。
8.根据权利要求7所述ZSM-5沸石分子筛的合成方法，其特征在于，x＝0.1～6；y＝10～50；z＝4000～16000；m＝5～20；n＝0.10～10。
9.根据权利要求4所述ZSM-5沸石分子筛的合成方法，其特征在于，步骤(2)中所述水热晶化的条件为：晶化温度为100℃～230℃；晶化时间为12～240h。
10.根据权利要求4或9所述ZSM-5沸石分子筛的合成方法，其特征在于，步骤(2)中所述水热晶化的条件为：晶化温度为170℃～230℃；晶化时间为12～48h。
11.根据权利要求4所述ZSM-5沸石分子筛的合成方法，其特征在于，所述ZSM-5沸石分子筛进行铵交换制得H型ZSM-5沸石分子筛。
12.一种权利要求1～3任一项所述ZSM-5沸石分子筛或权利要求4～11任一项所述合成方法所合成的ZSM-5沸石分子筛在含铁沸石分子筛催化有机分子转化反应中的应用。
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