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1、分子筛简介,目录,一 分子筛的定义 二 分子筛的分类 三 分子筛的特点 四 分子筛的应用,一 分子筛的定义,狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成。 广义上讲，结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级,它只允许直径比孔径小的分子进入,因此能将混合物中的分子按大小加以筛分。,Zeolite通常特指Si-Al分子筛。 Molecular sieve 指具有筛分分子能力的材料。对于SAPO，一般用molecular sieve，也用于碳分子筛（非晶体）。,二 分子筛的分类,分子筛按来源分为有天然沸石和合成沸石两种。天然沸石大部分由火山凝灰岩和
2、凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。目前已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床。,分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛； 按孔道大小划分， 小于2 nm 微孔分子筛 250 nm 介孔分子筛 大于50 nm 大孔分子筛,按硅铝比分为A型、X型、Y型等分子筛。 通式为：MO.Al2O3.xSiO2.yH2O，其中M代表K、Na、Ca等 习惯上： 1.SiO2/Al2O3摩尔比：2.23.0 叫X型分子筛。 2.SiO2/Al2O3摩尔
3、比：3.0叫Y型分子筛。 3.A型分子筛的硅铝比接近1：1。,商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如3A型、4A型、5A型分子筛。4A型即孔径4A。含Na+的A型分子筛记作Na-A,若其中Na+被K+置换,孔径约为3A，即为3A型分子筛；如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,孔径约为5A，即为5A型分子筛。Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,孔径约为5A，即为5A型分子筛。,三 分子筛的特点,3.1 结构特点 硅氧四面体与铝氧四面体构成骨架 相邻四面体氧桥连成环（有4,5,6,8,10,12元氧环等） 氧环通过氧桥相互连接，形成具有三维空间的多面体（，六方
4、柱笼等） 不同结构的笼再通过氧桥相互接成各种不同结构的分子筛,3.1.1 硅氧四面体和铝氧四面体 沸石分子筛的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，它们通过氧桥相互联结。,3.1.2 多元环 由四个四面体形成的环叫四元环，五个四面体形成的环叫五元环，依此类推还有六元环、八元环和十二元环等,3.1.3 笼 各种环通过氧桥相互连接成三维空间的多面体叫晶穴或孔穴，也有称为空腔。通常以笼(cage)来称呼。由笼再进一步排列即成各种沸石的骨架结构。 笼有多种多样，如 立方体( )笼、六方柱笼、 笼、 笼、八面沸石笼等。, 笼（立方笼）, 笼：由六个四元环组成，又叫立方体笼,六方柱笼,六方柱笼：由六个四元
5、环和两个六元环组成,笼,可以看作为在离八面体每个顶角1/3处削去六个角而形成的。在削去顶角的地方形成六个正方形(四元环)。原来八个三角面变成正六边形 (六元环)，顶点成了24个(即24个硅铝原子)。 笼的有效直径为0.66 nm，空腔体积0.16 nm3，由笼进一步连接就可构成A型、X型和Y型分子筛。,笼示意图, 笼, 笼总共由12个四元环、8个六元环和6个八元环组成的26面体。,3.2 分子筛的性能特点 择形作用 离子可交换特性 表面酸碱性质 静电场效应,四 分子筛的应用,由于沸石的高选择性、强酸性等表面活性和规整的孔结构特点,可作为很好的催化材料,因而倍受重视。,4.1 择形作用 沸石分子筛规正均匀的孔口和孔道使得催化反应可以处于一种择形的条件下进行。这就是所谓的择形催化。 汽油的重整中，为提高汽油中异构烷烃的百分比，就可利用适当孔径的分子筛限制异构烷烃进入孔道，也就是说不让它们与分子筛的内表面接触，而正构烷烃却可自由出入，并在内表面的酸性中心上发生裂解反应而与异构烷烃分离。,斜发沸石,毛沸石,丝光沸石,菱沸石,