分子筛结构和性质VIP免费

AppliedCatalysis,InstituteofPhysicalChemistryAppliedCatalysis,InstituteofPhysicalChemistry多孔材料合成及表征分子筛结构和性质上节内容沸石分子筛介绍沸石分子筛名称沸石分子筛组成沸石分子筛骨架结构分子筛介绍沸石分子筛晶体具有空旷的骨架结构在结构中有许多孔径均一的孔道或容积较大的笼若将沸石孔道笼中体积较大的阳离子交换掉，再加热赶走孔道和笼中的水，沸石就具有了选择性吸附分子的能力直径比较小的分子就可以进入沸石孔道和笼中，而直径比较大的分子则被拒之于外由于沸石具有这种筛分分子的性能，沸石又被称为分子筛，或称为沸石分子筛。沸石分子筛的历史Zeoliteshavebeenstudiedbymineralogistsforover250years.Zeo=toboillite=stoneZEOLITE分子筛的名称天然沸石的矿物名称多与发现地和发现者有关人工合成沸石分子筛常用发现者工作单位来命名分子筛的结构代码一些沸石分子筛对应的骨架代码CodeAbbreviatedNameFullNameLTALindeTypeAZeoliteA(LindaDivision,UnionCarbide)LTLLindeTypeLZeoliteL(LindaDivision,UnionCarbide)FAUFaujasiteMORMordeniteMFIZSM-5(five)ZeoliteSoconyMobil–five-CLOCloveriteFour-leafedclovershapedporeopening*BEAZeoliteBeta沸石AXYMordeniteZSM-5BetaSi/Al2O32.02.0-3.03.1-5.09-1122-∞25-∞几种重要沸石分子筛的骨架硅铝比范围Loewenstien规则一些分子筛的结构LTALTAFAUFAUMORMORMFIMFI本节内容沸石分子筛的结构特点分子筛的物化性质择形催化孔道结构特点孔道结构特点孔壁结构特点孔壁结构特点分子筛的结构特点分子筛的结构特点通过TO4四面体有序连接；骨架组成可变；骨架负电性；（骨架外阳离子可变）离子交换性质；固体酸性质；具有分子大小的、均匀一致的孔径；具有高的内表面；具有较大的孔容；孔道结构特点孔道结构特点孔壁结构特点孔壁结构特点沸石分子筛的物化性质孔性质离子交换性质吸附性质高热稳定性酸性质骨架组成可变孔性质孔径孔体积表面积均匀的微孔与一般物质的分子大小的数量级相当吸附位或者活性位绝大多数是在其微孔孔道内1)3A分子筛；2)4A分子筛；3)5A分子筛；4)10X分子筛；5)13X分子筛；6)硅胶；7)活性炭孔体积沸石具有空旷的骨架结构，晶穴体积约为总体积的40-50%。根据沸石的晶体结构可以计算晶胞体积和晶穴体积，也可利用某种吸附质在饱和蒸气压(P=P0)或接近饱和蒸气压时的饱和吸附量计算。孔体积与沸石分子筛的吸附性能有很大关系，它直接决定着分子筛的饱和吸附量。表面积沸石AX,YMZSM-5内表面(m2/g)750~800800~1000300~500400~500不同晶粒大小的X和Y分子筛的内外表面积晶粒尺寸/μm外表面积/m2/g占总表面积/%REX2.32.350.49REY1.26.981.23和其它多孔物质比较，沸石具有很大的表面积表面积主要存在于晶穴内部，外表面占总表面积很小的比例离子交换性质十九世纪末叶就已发现了沸石的离子交换作用，沸石的这种可逆离子交换能力是其重要性能之一交换后的离子可调节晶体内的电场、表面酸性，从而可改变沸石的性质、调节沸石的吸附和催化特性例如，将NaA型沸石交换为KA型沸石时，吸氧能力基本消失，交换为CaA型沸石时能吸附丙烷当NaX型沸石交换为CaX型沸石时，水和氢的吸附等温线和吸附热都有明显的变化Y型沸石中的钠离子被多价阳离子取代后，可以完全改变沸石的催化特性，等等沸石与某种金属盐的水溶液相接触时，溶液中的金属阳离子可进入沸石中，而沸石中的阳离子可被交换下来进入溶液中。A+Z-+B+B+Z-A++离子交换度(简称交换度)：交换下来的钠离子量占沸石中原有钠离子量的百分数离子交换容量(简称交换容量)：每100克沸石中交换的阳离子毫摩尔数，以毫摩尔/100克表示离子交换性质离子交换性质低硅铝比的沸石具有较高的离子交换量。低硅铝比的沸石具有较高的离子交换量。例如：例如：AA型、型、XX型、型、YY型沸石交换量可达型沸石交换量可达44～～7mmol/g7mmol/g，，而硅铝比为而硅铝比为4040的的ZSM-5ZSM-5交换量只有交换量只有0.75mmol/g0.75mmol/g。。对于同种类型的沸石，硅铝比越低，其交换量越高。对于同种类型的沸石，硅铝比越低，其交换量越高。...