BTX（苯、甲苯和二甲苯）作为重要的石化原料，在制药、化工和能源行业中得到广泛应用。自2019年以来，BTX市场年均增长率约为5.9%，预计到2027年市场价值将达到2747.8亿美元[1]。传统的BTX生产方法主要包括煤炭高温炭化[2]、石脑油的催化重整[3]、汽油的热解与加氢[4]以及轻质烯烃和烷烃的芳香化[5]。近年来，通过生物质热解合成BTX的研究成为一个快速发展的领域。Wang等人[6]研究了不同沸石催化剂（MOY、HY、Z℠-5）对玉米秸秆发酵液催化热解生成苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）的效果。在所测试的催化剂中，Z℠-5在促进含氧官能团（如羟基、羰基和醛基）转化方面表现最为有效，并在液相中实现了高达48%的BTEX产率。Fan等人[7]使用废弃食用油和木质素作为原料，以Z℠-5为催化剂，实现了82.6%的BTX选择性。生物质油酸具有较高的碳氧比（C/O = 9）和有效氢碳比（C/Hceff = 1.7），这降低了氧去除的需求，简化了反应路径并减少了能耗。He等人[8]以甘油为原料，Z℠-5为催化剂生产BTX，通过引入油酸调节C/O比，使BTX产率相比仅使用甘油的情况提高了9%。
Z℠-5沸石对芳香烃的高选择性归因于其孔径与BTX化合物动力学直径的紧密匹配。Z℠-5具有由相互连接的十元直通道（5.3×5.6 Å）和正弦通道（5.1×5.6 Å）组成的三维孔系统[9,10]。该沸石含有丰富的布伦斯特酸位点（BAS）和路易斯酸位点（LAS），有效促进了长链原料的热解和含氧中间体的脱氧，促进了BTX的形成[11]。Li等人[12]将La-NiMo/HZ℠-5应用于麻疯树油的热催化裂解以合成BTX，并证明调节酸位点的密度和空间分布显著提高了BTX的选择性和产率。
传统的ZSM-5主要具有微孔结构。在催化大分子生物质时，反应物容易在催化剂表面积聚形成积碳，导致催化剂失活。此外，微孔结构不利于反应物的扩散，较长的扩散路径会降低芳香产物的选择性。Li等人[13]结合分子动力学和蒙特卡罗方法研究了Z℠-5沸石中介孔的引入效果，发现介孔的引入不仅暴露了更多的BAS位点，还为分子旋转提供了空间，从而增强了C3H6和C4H8的形成和扩散。分级介孔Z℠-5不仅保持了微孔的形状选择性，还显著改善了孔道内的分子扩散，抑制了碳沉积，因此其使用寿命比传统Z℠-5更长[14,15]。Qian等人[16]对传统Z℠-5沸石进行碱处理，制备了用于催化木质素热解的分级Z℠-5，并证明介孔的引入显著提高了原料转化率和单环芳香烃的选择性。在我们之前的研究中[17]，通过水热法合成了Z℠-5纳米晶体，并将其用作油酸催化热解的催化剂，与传统Z℠-5沸石相比，纳米晶体具有更多的介孔，促进了反应物和产物的扩散，提高了BTX产率。
Mar等人[18]使用TPAOH作为结构导向剂促进初级沸石胚胎的聚集和生长，通过预结晶诱导沸石胚胎的形成，随后在TPOAC的引导下合成树枝状Z℠-5沸石。在此过程中，TPOAC的疏水段自组装成胶束模板，而亲水段发生水解并与沸石胚胎共缩合形成介孔[19]。这种沸石由10 nm纳米单元组成，具有独特的分支结构，表现出高比表面积（711 cm²/g）和大的外部表面积（660 cm²/g），以及晶内介孔。树枝状Z℠-5沸石被用作甲烷分解制氢的催化剂[18]，其良好的分级孔结构和孔道间的高连通性促进了碳质物种的有效向外传输，保持了12小时以上的优异催化稳定性。此外，该沸石在糠醛和环戊酮的缩合反应中表现出优异的性能[20]。由于酸位点的可及性增强，LAS和BAS可协同参与催化过程，实现了26.7%的糠醛转化率，远高于商业Z℠-5纳米晶体的7.3%。
ZSM-5沸石中BAS和LAS的分布和密度是影响BTX产率的关键因素之一。金属修饰可以改变酸位点的分布（[21]），因为金属物种可以通过离子交换或表面沉积改变酸位点的分布。此外，金属物种可以取代沸石中桥接羟基的质子，平衡框架电荷，从而减少BAS并生成具有催化活性的LAS，促进小分子的芳香化[22]。Sun等人[23]使用纳米ZSM-5作为载体，通过浸渍法负载Zn，用于1-己烯的催化热解生产BTX。在480°C下，Zn/NZ5催化剂的BTX产率比单独使用纳米ZSM-5高出约20%。金属锌具有很强的C–C和C–H键断裂能力。引入的Zn物种与ZSM-5沸石的BAS相互作用，形成ZnOH+和[ZnOZn]2+物种，降低了催化剂的B/L酸比，促进了乙烯和丁烯等小分子的芳香化。所有这些结果表明，加入适量的金属可以提高BTX产率；然而，催化剂活性在较短的时间内会显著下降。Chai等人[24]将Fe负载到ZSM-5沸石上，用于玉米秸秆的催化热解生产芳香烃，在550°C下，Fe/ZSM-5催化剂的BTX产率比未改性的ZSM-5高出5.5%，表明铁的引入促进了芳香烃的形成。Sridhar等人[25]将Fe作为促进剂引入负载Mo的ZSM-5中，用于甲烷的芳香化反应，在700°C下，Mo-Fe/ZSM-5催化剂的苯产率比Mo/ZSM-5催化剂高出2%，表明铁的添加提高了芳香烃的产率。
ZSM-5树枝状沸石具有高度结晶的3D树枝状纳米结构，具有多级孔之间的高连通性和酸位点的易接近性。因此，本研究中制备了树枝状纳米ZSM-5（DZ），并系统研究了不同Si/Al摩尔比对DZ形貌和酸性的影响。此外，还将金属Zn和Fe负载到DZ30-0.05载体上制备的催化剂用于油酸的催化热解以生产芳香烃。
