用CO2吸附法分析分子筛的孔结构
第２５卷第４期离子交换与吸附?３３９?服了气体在微孔中的扩散问题；（２）Ｃ０２的饱和蒸汽压大于Ｎ２（２７３Ｋ，Ｃ０２的饱和蒸汽压为３４．８５×１０５Ｐａ），所以相同的相对压力范围内，Ｃ０２吸附表征的绝对压力比Ｎ２高得多，因此Ｃ０２吸附不需要高真空，在普通的吸附仪器上就可以测定。
为了进一步探讨Ｃ０２吸附法在表征分子筛材料方面的应用，本文以ＮａＡ，ＮａＹ和ＮａＺＳＭ一５分子筛为吸附剂，研究了３种分子筛的Ｃ０２吸附特性。
２试验部分
ＮａＡ，ＮａＹ和ＮａＺＳＭ一５分子筛根据文献【１卜１３】
提供的方法合成，对合成的分子筛进行Ｘ射线衍
射（ＸＲＤ。由德国Ｂｒｕｋｅｒ公司的Ｄ８ＡＤＶＡＣＥ型
Ｘ射线衍射仪测定）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ，由
荷兰飞利浦公司的ＱＵＡＮＴＡ２００环境扫描电镜测
定）和耦合等离子体发射光谱（ＩＣＰ，在Ｐｅｒｋｉｎ
Ｅｌｍｅｒ公司生产的Ｏｐｔｉｍａ２０００ＤＶ上测定）表征。
ＸＲＤ和ＳＥＭ结果表明，合成分子筛具有很高结
晶度，如图１和图２所示。根据ＩＣＰ表征结果确
定了分子筛的组成。ＮａＡ，ＮａＹ，ＮａＺＳＭ一５的结
构组成分别为Ｎａｌ２［（Ａ１０２）１２（Ｓｉ０２）１２】，Ｎａ５６【（Ａ１０２）５６（Ｓｉ０２）１３６】和Ｎａ７［（Ａ１０２）７（Ｓｉ０２）８９】。
卑矗Ｖｈ岩口昱ｏＦｉｇ．１ＸＲＤＰａｔｔｅｒｎｓｆｏｒＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄＺｅｏｌｉｔｅｓ
采用美国Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ公司的ＡＳＡＰ一２０２０型微孔仪，以高纯Ｃ０２为吸附质，在２７３Ｋ测定Ｃ０２吸附等温线。分子筛样品测试之前都经过６ｈ的３５０４Ｃ抽真空预处理。
（ａ）ＮａＡ
（ｂ）ＮａＺＳＭ．５（ｃ）ＮａＹＦｉｇ．２ＳＥＭＩｍａｇｅｆｏｒＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ
Ｚｅｏｌｉｔｅｓ
用CO2吸附法分析分子筛的孔结构
作者：黄艳芳， 马正飞， 刘晓勤， 姚虎卿， HUANG Yanfang， MA Zhengfei， LIU Xiaoqin，YAO Huqing
作者单位：黄艳芳,HUANG Yanfang(南京工业大学,材料化学工程国家重点实验室,南京,210009;南通职业大学,化学工程系,南通,226007)， 马正飞,刘晓勤,姚虎卿,MA Zhengfei,LIU
Xiaoqin,YAO Huqing(南京工业大学,材料化学工程国家重点实验室,南京,210009)
刊名：
离子交换与吸附
英文刊名：ION EXCHANGE AND ADSORPTION
年，卷(期)：2009，25(4)
引用次数：0次
参考文献(19条)
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相似文献(2条)
1.期刊论文黄艳芳.马正飞.姚虎卿.HUANG Yanfang.MA Zhengfei.YAO Huqing小孔沸石微结构的CO2吸附表征-离
子交换与吸附2009,25(1)
以3种已知结构的小孔沸石3A、4A和5A为研究对象,以N2和CO2为吸附质,通过吸附数据测定,研究了小孔沸石微孔结构的吸附表征方法.结果表明,N2吸附无法检测4A沸石的孔,而CO2吸附可以检测.对于4A和5A沸石,在35s内CO2吸附就可以达到平衡.HK(Horvath-Kawazoe)柱状模型不能表征4A和5A沸石的孔结构,但是HK球形模型可以,基于最大吸附量、D-A(Dubinin-Astakhov)方程和Langmuir-Freundlich模型计算了4A和5A沸石的微孔孔容,其中根据最大吸附容量和D-A方程计算的微孔孔容与文献值最接近.
2.学位论文杨文金炭气凝胶对溶液中有机物吸附特性的研究2007
本论文围绕炭气凝胶的孔结构、表面化学性质对吸附的作用展开，首先控制炭气凝胶的孔结构，选择三种不同尺寸大小的吸附质，研究炭气凝胶的孔径分布与吸附的关系，接着以CO2活化的方法对炭气凝胶进行结构改造，重点探讨微孔在吸附中所起的作用。其次，探讨炭气凝胶的表面化学基团对吸附的影响，最后对炭气凝胶进行表面氧化改性，进一步研究炭气凝胶表面化学性质与吸附的关系。主要内容和结论如下：
孔径分布不同。以三种不同尺寸大小的有机物(苯酚、茶碱和牛血清白蛋白)为吸附质。探讨孔结构对不同尺寸大小的吸附质的吸附性能，包括吸附等温线和吸附动力学等。并与市售活性碳进行结构和吸附性能的对比。结果显示，苯酚吸附主要发生在微孔中，中孔和大孔的比例不会影响苯酚的吸附容量，但是处于炭气凝胶的炭颗粒内部的微孔的吸附利用率较低，会导致微孔吸附量下降。炭气凝胶比活性炭具有更高的微孔吸附量和吸附速率。炭气凝胶对茶碱的吸附除了微孔的作用外，中孔也起到吸附作用。随着中孔比表面积的增大，吸附容量也增大。以炭颗粒堆叠形成的中孔对茶碱的吸附速率大于炭颗粒表面的中孔的吸附速率。较小的中孔会影响对茶碱分子的传输，导致吸附速率下降。牛血清白蛋白在炭气凝胶上的吸附，大孔起主要作用，且大孔的孔径不能过大，孔径大于牛血清白蛋白分子尺寸的中孔对吸附也起到作用，但是利用率不高。苯酚、茶碱和牛血清白蛋白在炭气凝胶上的吸附等温线都符合Langmuir方程。
2.炭气凝胶的孔结构改造及其对吸附性能的影响以CO2活化的方法对炭气凝胶进行结构改造。N2吸附表征表明活化过程在炭气凝胶中引入了大量的微孔，并且活化改性并没有改变炭气凝胶的基本结构，SBET、Smic、Vmes和Vmic都随活化时间的延长而增大。但是随着活化程度的加深，炭气凝胶颗粒内部闭合的孔被打开，相互联通，使得微孔孔容扩大，由于微孔较深导致活化炭气凝胶的微孔利用率低于炭气凝胶的微孔利用率。苯酚、碘、亚甲基兰和维生素B12在活化炭气凝胶上的吸附容量都随微孔孔容的增加呈线性增大，但是增大的比例与分子尺寸大小有关，分子尺寸小的分子增大的比例较大，对于较大的分子，微孔的增多提高了吸附力，但不是微孔填充作用，因此吸附容量增大的比例较小。
3.炭气凝胶的表面化学性质与吸附性能的关系通过控制炭化温度制备出一系列不同表面化学性质的炭气凝胶。以红外分析、Boehm滴定法、XPS分析和元素分析来表征气凝胶表面的化学性质，结果显示，AG-125表面具有羧基、内酯基和酚羟基等含氧基团，酸性基团含量达4mmol/g以上，随着炭化温度的升高气凝胶表面的酸性基团逐渐减少，炭化温度在600℃以上，羧基和内酯基含量几乎为零。静态吸附实验表明，对于四种阳离子染料，有机气凝胶的单位面积吸附量要远远大于炭气凝胶的单位面积吸附量。含有酸性基团的气凝胶负电荷表面与溶解于水中的阳离子染料的静电吸引力是造成有机气凝胶高单位面积吸附量的主要原因。pH值导致了炭气凝胶表面的电荷变化，在碱性越强的条件下，炭气凝胶表面的负电荷越多，增大了对阳离子染料的吸引，从而提高了吸附容量。但是表面基团含量很少的情况下依然是孔吸附起主要作用，并且微孔的增加对于吸附亚甲基兰和吖啶橙有效，但对罗丹明B和结晶紫作用不大。动力学研究表明四种染料的吸附都符合准二级动力学模型。茶碱在有机气凝胶上的吸附有氢键作用，在600℃以上的炭气凝胶上的吸附以孔吸附为主。溶剂对茶碱吸附的影响表明，随着甲醇和乙醇含量的增加，AG-125和CA-125-900对茶碱的吸附容量逐渐减小，其原因是茶碱与甲醇和乙醇在气凝胶表面进行竞争吸附。pH值对茶碱吸附的影响表明高pH值(＞8.79)条件下由于茶碱溶液中存在离解平衡，而离子化过程可以提高茶碱的溶解性
，因此导致吸附容量降低。 4.炭气凝胶的表面氧化改性及其对吸附性能的影响用三种氧化方法(包括HNO3氧化、H2O2氧化和空气氧化)对两种不同表面化学性质的炭气凝胶(CA-125-500和CA-125-900)表面进行氧化改性。通过Boehm滴定法、XPS分析和元素分析测定表面基团含量，结果表明，氧化处理后的样品主要增加的是羧基和酚羟基，其中HNO3氧化增加的酸性基团数量最多，H2O2氧化和空气氧化增加的酸性基团数量较少，并且CA-125-500比CA-125-900更容易氧化。N2吸附表征表明，三种氧化方法对于和CA-125-500和CA-125-900的孔结构影响很小。通过对比两种炭气凝胶氧化前后和氧化炭气凝胶热处理前后的样品对四种碱性染料的吸附性能可知，对于CA-125-500，经过HNO3氧化的样品对四种染料的吸附容量都有所提高，经过热处理后，吸附容量又下降，而空气和H2O2氧化的样品对染料的吸附容量没有较大的影响。而对于CA-125-900，经过HNO3氧化的样品和经过H2O2氧化的样品对亚甲基兰和吖啶橙的吸附容量大幅度下降，经过热处理后吸附容量又上升。空气氧化对这两种染料在其上的吸附容量影响不大。而三种方法氧化后对结晶紫和罗丹明B的吸附容量影响不大。
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分子筛的结构应用说明
1.分子筛的概念 分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为 Mx/n ?ZH2O 式中M是金属阳离子，n是它的价数，x是AlO2的分子数，y是SiO2分子数，Z是水分子数，因为AlO2带负电荷，金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。当金属离子的化合价n = 1时，M的原子数等于Al的原子数；若n = 2，M的原子数为Al原子数的一半。 常用的分子筛主要有：方钠型沸石，如A型分子筛；八面型沸石，如X-型，Y-型分子筛；丝光型沸石（-M型）；高硅型沸石，如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性，且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的，也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用，尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。 2.分子筛的结构特征（1）四个方面、三种层次： 分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4），它们构成分子筛的骨架。相邻的四面体由氧桥连结成环。环是分子筛结构的第二个层次，按成环的氧原子数划分，有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。环是分子筛的通道孔口，对通过分子起着筛分作用。氧环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的多面体。各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。多面体有中空的笼，笼是分子筛结构的重要特征。笼分为α笼，八面沸石笼，β笼和γ笼等。 （2）分子筛的笼： α笼：是A型分子筛骨架结构的主要孔穴，它是由12个四元环，8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。笼的平均孔径为1.14nm，空腔体积为7603。α笼的最大窗孔为八元环，孔径0.41nm。 八面沸石笼：是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴，由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体，笼的平均孔径为1.25nm，空腔体积为8503。最大孔窗为十二元环，孔径0.74nm。八面沸石笼也称超笼。 β笼：主要用于构成A型、X-型和Y型分子筛的骨架结构，是最重要的一种孔穴，它的形状宛如有关削顶的正八面体，空腔体积为1603，窗口孔径为约0.66nm，只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入。 此外还有六方柱笼和γ笼，这两种笼体积较小，一般分子进不到笼里去。 不同结构的笼再通过氧桥互相联结形成各种不同结构的分子筛，主要有A-型、X型和Y型。（3）几种具有代表性的分子筛 A型分子筛 类似于NaCl的立方晶系结构。若将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来就得到A-型分子筛的晶体结构。8个β笼联结后形成一个方钠石结构，如用γ笼做桥联结，就得到A-型分子筛结构。中心有一个大的α的笼。α笼之间通道有一个八元环窗口，其直径为4?，故称4A分子筛。若4A分子筛上70%的Na+为Ca2+交换，八元环可增至5?，对应的沸石称5A分子筛。反之，若70%的Na+为K+交换，八元环孔径缩小到3?，对应的沸石称3A分子筛。 X-型和Y-型分子筛 类似金刚石的密堆六方晶系结构。若以β笼为结构单元，取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼将相邻的两个β笼联结，即用4个六方柱笼将5个β笼联结一起，其中一个β笼居
分子筛复习题及答案
一、简答题（60分） 1.简述分子筛的定义及其应用领域。（12分） 答：分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物.分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛. 多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。 2.分子筛的晶体结构中有哪些结构单元，并说明。（12分） 答：初级结构单元、次级结构单元、特征的链和层状结构单元。 四面体是构成分子筛骨架的最基本结构单元，即初级结构单元。 初级：TO 4 次级：是由初级结构单元通过共享氧原子，按不同的链接方式组成的多元环。特征的链和层状结构单元：分子筛的骨架可以看作是由有限的结构单元或无限的结构单元构成，其中无限的结构单元即是特征的链和层状结构单元。 3.简述水热与溶剂热化学合成方法的特点。（12分） 答：（1）能合成与开发一系列特种价态、特种介稳结构、特种聚集态的新物相与物种。 （2）能够使低熔点、高蒸气压且不能在熔体中生成的物质，以及高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。 （3）水热与溶剂热的低温、等压与液相反应等条件，有利于生长缺陷少、控制取向与完美的晶体，且易于控制产物晶体的粒度与形貌。 （4）由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛和相关物料的氧化还原电位，因此有利于某些特定低价态、中间价态与特殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。
沸石分子筛膜的合成方法
沸石分子筛膜的合成方法 人工制备分子筛的合成得到的一般是松散的晶粒，要得到致密的分子筛膜，分子筛晶体之间必须互生，在多孔载体上定向长成致密层，具有一定的渗透性能。近年来，随着膜技术的发展，分子筛膜制备技术取得了不小的进展，常用的有原位生长法，二次晶种法和微波合成法，此外，还有溶胶-凝胶法、嵌入法、蒸汽相法等。 一、原位水热法 原位生长法采用与分子筛粉末合成相同的方法，将载体、硅源、铝源、模板剂、碱和水按照一定的生长比例加入反应釜中，在一定温度和自生压力下水热晶化，多孔材料在载体表面附着生长，多孔载体表面生长一层致密的分子筛膜层。使用该方法已经成功制备的分子筛膜有MFI、A、SAPO-34和八面沸石膜、丝光沸石膜等。原位水热合成中，沸石膜经历成核期和生长期两个阶段。成核期，母液中的营养随着水热能量的给与而随机成核，附着在载体上，也有部分散落在营养液中；生长期，已经生成的晶核不断原位长大，载体上附着的晶核也长大并互生，连成一片致密的膜层。 膜是由分子筛晶粒互生相连而成。生长液中硅铝比、碱浓度、模板剂的比例、温度和晶化时间都对合成的膜有影响，载体的适当修饰也会对提高分子筛膜的质量。该制备方法设备简单，方法易行，易实现大批量生产，具有工业化前景。不足之处在于可控性差，晶体要优先在载体表面成核而不是溶液主体，受载体表面性质影响和晶核随机生长的影响，膜层的生长很容易不均匀，难致密，膜层厚度不易控制。该方法比较适用于管状的载体生长沸石分子筛膜。迄今为止，人们已经成功的在石英、金属、氧化铝、玻璃等多孔材料表面原位合成了高质量的MFI 型分子筛膜。而且对合成的分子筛膜进行了气体分离和液体渗透汽化分离等测试，膜表现良好。 二、二次晶种法 二次晶种法，顾名思义，先要合成纳米级或者微米级的晶种，然后将纳米晶涂覆在载体的一侧表面，再将载体置于二次生长的母液中水热晶化成膜。合成的晶种的尺寸最好控制在纳米级别，将得到的纳米晶种洗干净后使之均匀分散在溶剂中，得到晶种的悬浮液。然后采用一定的办法，例如沾取涂布法、滴涂法，旋
分子筛知识概述
分子筛知识概述 (一)分子筛的品种型号 分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等 A型：主要成分是硅铝酸盐，孔径为4A（1A=10-10米），称为4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A 分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。 X型：硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为9—10A的分子筛晶体，称为13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为10X（又称钙X型）分子筛 Y型：Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构，但化学组成不同（硅铝比较大）通常用于催化领域。 (二)分子筛的主要特性 1、物理特性： 比热：约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃ 导热系数（脱水物）：2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃ 水吸附热：约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg) 2、热稳定性和化学稳定性： 分子筛能承受600—700℃的短暂高温，但再生温度一般在400℃以下。分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用；在盐溶液中能交换某些金属阳离子。 3、分子筛的特性 分子筛是一类结晶的硅铝酸盐，由于它具有均一的孔径和极高的比表面积，所以具有许多优异的特点。(1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用，即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。(2)对于小的极性分子和不饱和分子，具有选择吸附性能，极性越大，不饱和度越高，其选择吸附性越强。(3)具有强烈的吸水性。哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下，仍有相当高的吸水容量。 3．1、基本特性： a)分子筛对水或各种气，液态化合物可逆吸附及脱附。 b)金属阳离子易被交换。
分子筛的一些知识
分子筛的一些知识 沸石分子筛的广泛应用，在于它具有优异的性能。为了深刻了解这些性能，就必须弄清分子筛的结构，而深入研究分子筛的结构与性能，反过来又将进一步促进它的应用和发展。 分子筛是一种晶体硅铝酸盐，因而，可以应用X-射线衍射进行结构分析。通常合成分子筛是10μ以下的粉末，在使用粉末衍射法进行测试时，对于对称性较差的沸石类型，指标化及搜集强度的工作都十分困难，因此，到目前为止，仅确定了四十多种沸石的结构，还有一半左右尚未测定出来。 倘若能够得到较大的佛石单晶，采用X-射线衍射的单晶转动法更为有效。较大的A型分子筛单晶可由种子晶体的再结晶得到。用X-射线衍射的单晶转动法，不仅可在指标化之前，引出晶胞参数，确定骨架结构，而且还可以推定出非骨架原子（或离子）和分子和位置。每一种分子筛都有特征的X-射线粉末衍射图样，因此由衍射图样的比较，可以确定沸石的类型。非晶态度的凝胶不产生衍射，故X-射线分析也可以用来观察分子筛结晶的情况，混和物的衍射图样，由各组分的粉末线迭合而成，并且衍射强度随含量而变化。所以X-射线衍射也用以确定分子筛的纯度。 现在又有一种新的红外光谱法测定分子筛的结构。通过测定已知结构分子筛的红外光谱，找出普带的特征频率与骨架结构基团间的关系，进而测定未知结构的光谱，推导出骨架结构。一般采用频率1300-200厘米-1的红外线。因为这一范围包含着（Si，Al）O4四面体的基本振动，反映出骨架结构的特征。目前，红外光谱已用于测定沸石骨架的结构类型，结构基团、骨架的硅铝组成，热分解过程中结构的变化和脱水、脱羟基过程中阳离子的迁移等。 在分子筛的应用中，表面性质十分重要。借助红外光谱，我们可以更透彻地了解沸石的表面性质以及在各种处理中的变化，如根据吸附分子引起的光谱变化，就可知道沸石表面与吸附分子相互作用，吸附分子的位置以及催化活性和表面性质的关系等。由于红外光谱的高度灵敏性，沸石结构的微小变化都在光谱中得到反映。 其他的物理测试技术如紫外光谱等也可以帮助确定分子筛的结构，但目前主要采用的是X-射线衍射和红外光谱法。 沸石A、沸石X、沸石Y和丝光沸石应用最广，对它们的结构和性能的研究也最为深刻。第一节分子筛结构概述 分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐晶体，晶体内的阳离子和水分子在骨架中有很大的移动自由度，可进行阳离子交换和可逆地脱水。 分子筛的化学组成可用以下实验式表示：M2/nO. Al2O3. xSiO2. yH2O M是金属离子,n是M的价数,x是SiO2.的分子数,也是SiO2/Al2O3克分子比,y是水分子数. 上式可以改写成M p/n[(AlO2)p()q] yH2O P是AlO2分子数,q是SiO2分子数,M,n,y同上.由上式可以看出:每个铝原子和硅原子平均加起来都有二个氧原子,若金属原子M的化合价n=1,则M的原子数等于铝原子数，若n=2，则M 的原子数等于铝原子数的一半。各种分子筛的区别，首先是化学组成的不同，如经验式中的M可为Na、K、Li、Ca、Mg等金属离子，也可以是有机胺或复合离子。 化学组成的一个重要区别是硅铝克分子比的不同。例如，沸石A、沸石X、沸石Y和丝光沸石的硅铝比分别为1.5~2、2.1~3.0、3.1~6.0和9~11。 当式中的x数值不同时，分子筛的抗酸性、热稳定性以及催化活性等都不同，一般x的数值越大，而酸性和热稳定性越高。各种分子筛最根本的区别是晶体结构的不同，因而，不同的分子筛具有不同的性质。
中微双孔分子筛SBA_15的合成_罗劭娟
第25卷第6期化学反应工程与工艺Vol25,No6 2009年12月Chemical Reaction Engineering and Technology Dec.2009 文章编号:1001-7631(2009)06-0538-07 中微双孔分子筛SBA215的合成 罗劭娟 奚红霞 陈汇勇 李 忠 夏启斌 (华南理工大学化学与化工学院,广东广州 510640) 摘要:采用P123(PEO20PPO70PEO20)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源试剂,在强酸溶液中采 用水热晶化法合成中微双孔分子筛SBA215,并考察模板剂浓度、反应温度,离子导向剂和共溶剂对中微 双孔分子筛SBA215的影响。结果表明:控制合成温度可以精确调控SBA215的介孔孔径;引入离子导向 剂后合成的SBA215具有更好的介孔有序性;加入共溶剂N,N2二甲基酰胺(DMF)会破坏SBA215孔道 的有序性,孔壁变薄,但可以提高分子筛的比表面积和孔容,大幅度提高孔径;采用乙醇后处理分子筛 SBA215有利于保持分子筛骨架。合成中微双孔分子筛SBA215的合适条件为P123,TEOS,NaCl,HCl 与H2O物质的量之比0.017∶1∶1.5∶9.86∶137,反应温度40℃,P123自组装反应时间4h,与硅源组 装老化时间24h,晶化温度100℃,晶化48h,在此条件下得到高质量的中微双孔分子筛SBA215对苯吸 附量接近1000mg/g。 关键词:中微双孔分子筛;水热晶化法;形貌;吸附 中图分类号:TQ424.25;O641 文献标识码:A 中微双孔分子筛具有微孔与中孔双重孔道体系,微孔结构的存在大大提高了分子筛的吸附性能,而中孔孔径分布狭窄且可调,有利于大分子的多级反应,因此可用于重油的催化裂化、水质净化[1]、汽车尾气处理[2],酶和蛋白质固定与分离[3,4]、药物控释[5]等领域,而且可作为选择性吸附材料,用于脱除挥发性有机化合物(VOCs)[2,6],此外,在新材料加工及合成领域中,SBA215亦可作为介孔炭材料[7],功能材料[8]以及传感器材料等[9]。赵东元等[10]在酸合成体系中利用双亲性非离子高分子表面活性剂为模板剂合成出不同于M41S类型的介孔材料SBA215。SBA215为高有序程度的平面六方相,500℃焙烧后得到多孔材料,也可以通过溶剂萃取除去聚合物模板剂。由于SBA215的介孔孔径较大,所有样品的低温氮气吸附等温线都含有H1迟滞环。S BA215的热稳定性高于900℃,在除去模板剂之后具有较高的热稳定性(耐高温)和水(冷水或热水)稳定性。SBA215分子筛的耐酸性和水热稳定性与介孔分子筛相比有所提高,但与沸石分子筛相比还有一定的差距,如何进一步提高S BA215的耐酸性和水热稳定性成为各国科学家研究的热点。国际著名的分子筛化学家Davis[11]指出,以组装为特征的多级孔分子筛材料的成功制备和多样化模式将在更多的领域具有广阔的应用前景。本研究考察了中微双孔分子筛S BA215合成条件,探索中微双孔分子筛S BA215合成的合适路线,为分子筛的多级组装和晶化孔壁提供基础。 1 实验部分 1.1 中微双孔分子筛 以三嵌段共聚物P123(PEO20PPO70PEO20,平均分子量为5800,Aldrich)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源试剂,采用水热合成的方法制备中微双孔分子筛SBA215。合成步骤如下:称取一定量的P123放入锥形瓶中,加入25mL去离子水,在一定的温度下剧烈搅拌,依次缓慢加入 收稿日期:2009206219;修订日期:2009211217 作者简介:罗劭娟(1985-),女,硕士研究生。奚红霞(1968-),女,教授,通讯联系人。E2mail:cehxxi@https://www.wendangku.net/doc/8f5951501.html, 基金项目:国家自然科学基金(20536020;20876061);863计划(2006AA06A310)
微孔分子筛催化剂的制备及应用
2 银川能源学院 工业催化 学生姓名席坤 学号 1310140108 指导教师王伟 院系石油化工学院 专业班级能源化工1302班 微孔分子筛催化剂的制备及应用 （银川能源学院能源化工1302班1310140108 席坤） 摘要：微孔分子筛具有表面积大、水热稳定性高、微孔丰富均一、表面性质可调等性能,被广泛地用作催化剂。分子筛作为催化剂常应用在石油化工、有机中间体的合成和物质的分离中。本文主要是简述了一下微孔分子筛催化剂及对微孔分子筛的改进方法和分子
筛催化剂在不同反应中的应用。 关键词：催化剂；微孔；分子筛；应用 一、引言 分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，具有均匀的微孔结构，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛”分子的作用，故称分子筛。根据形成的孔径的大小，国际纯粹与应用化学协会（IUPAC）定义：微孔（小于2nm），介孔（2～50nm），大孔（大于50nm）三类。自1756年，瑞典科学家 A.F.Cronstedt 在研究矿物时发现了最早的天然沸石分子筛到现在通过各种方法合成的新型分子筛，人们已经从结构，性质，作用原理等各个方面全面认识了分子筛。根据不同的需要合成具有不同功能的分子筛材料，不同种多性能的分子筛被越来越多的人研究[1]。因此分子筛也不再局限于由硅氧四面体和铝氧四面体组成的阴离子骨架硅铝酸盐体系 ,而是泛指一类具有规则孔结构的结晶无机固体。这些具有新型组成和结构的分子筛进一步扩大了微孔分子筛的应用和发展空间。分子筛作为催化剂特别具有活性高，选择性好，稳定性和抗毒能力强等优点。近年来，它作为一种化工新材料发展得很快，应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用[2]。 二、微孔分子筛的合成方法[3] 传统的微孔分子筛合成方法有：水热体系合成法，非水体系合成法，蒸汽相体系合成法，干粉体系合成法，微波法，高温焙烧法，向导剂法等等。 1、水热体系合成法 又称水热晶化法，是将硅源、铝源、碱(有机碱和无机碱)和水按一定比例合，放入反应釜中，在一定温度下晶化而制备沸石晶体。通常低硅铝比沸石是在低温水热体系中合成的，而高硅铝比的沸石于高温水热体系中合成。 2、非水体系合成法 非水体系合成法于本世纪八十年代初期由Bibbq和Dale[19]开创。它不以水为溶剂，而代之以有机物作为溶剂进行沸石的合成。开辟了一条沸石合成的新途径，并为沸石的固相转变机理提供了有力的佐证。 3、蒸汽相体系合成法 蒸汽相体系合成法区别于水热体系合成法和非水体系合成法，蒸汽相体系合成法是
孔结构分析新方法
孔结构分析方法 氦流法氦流法源自Feldman对水化波特兰水泥多孔体系由于界面层水和物理吸附水的迁移而发生的固相变化的追踪研究。氦气可以渗入那些原先被水占据的空间，而渗透占据体积可由单质气体法则判定。氦气的渗透程度随时间而变化，并且在48小时后基本完成。被移走的水的密度可以通过质量变化以及根据氦气渗入C-S-H凝胶空区量判断得到的体积计算得到。由C-S-H凝胶组成的固体表层的变化、吸附水以及界面层水的变化也可以通过测量固体体积由于迁移水的增量（可通过氦气渗入结构中的相对位移测出）而产生的瞬时变化得到。该技术亦可用于研究水化波特兰水泥在干湿交替作用下的孔隙结构变化。 溶剂取代技术溶剂取代技术被大量学者广泛应用。有些学者利用有机溶剂阻断水泥的水化。也有用其做缓凝剂或者是研究新拌混凝土的流变性能。 有机溶剂（例如苯、丙醇、乙醇、甲醇和异丙醇）在孔结构分析上具有许多优势。例如，有机溶剂的表面张力通常比其他的液体（如水）低很多。已有很多学者利用有机溶剂来取代水泥浆孔中的水作为一种预处理手段以减小在干燥期间引起的孔结构破坏。研究显示，已经取代了孔中水的溶剂在其迁移后减小了体系中的应力，并且至少在一定程度上保持了材料较优的孔隙结构。 另一方面，绝大多数有机溶剂的比重相对水而言小很多。基于其较小的密度，有机溶剂趋向于在相互扩散过程中取代水化水泥浆体中孔溶液。近年来，许多学者利用有机溶剂改性了多种水泥的扩散渗透性能。有机溶剂扩散渗透测试方法也被用于研究材料在干湿交替作用后孔结构的变化。 后面将简述有机溶剂用于孔结构测试的适用性。并且对溶剂取代法用于水泥基材料渗透性能测试将进行讨论。同时也将讨论溶剂取代法在对干缩引起孔研究的应用。溶剂取代法作为一种孔径分布（压汞法测量）的预处理手段，其实际效果也将在后面介绍。 但是，在另外一方面，溶剂取代法依旧还存在很多的问题要研究。比如有机溶剂可能会和水泥基材料发生物理或者化学反应，有些溶剂存在对孔的选择吸附性，并且在用有机溶剂与处理后想要完全将其再除去将很难。因而合适的有机溶剂的选择显得非常重要。 核磁共振法研究表明核磁共振技术对于限制在一定几何空间中的水能够很好地表征
分子筛及其在溶剂脱水中的应用
分子筛及其在溶剂脱水中的应用 一、分子筛的品种型号 分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等。 A型 主要成分是硅铝酸盐，孔径为4A（1A=10 -10 米），称为4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。 X型 硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为9—10A的分子筛晶体，称为13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为10X（又称钙X型）分子筛 Y型 Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构，但化学组成不同（硅铝比较大）通常用于催化领域。 二、分子筛的主要特性 1、物理特性: 比热:约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃ 导热系数(脱水物):2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃ 水吸附热:约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg) 2、热稳定性和化学稳定性: 分子筛能承受600—700℃的短暂高温,但再生温度一般在400℃以下。分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用;在盐溶液中能交换某些金属阳离子。 3、分子筛的特性 分子筛是一类结晶的硅铝酸盐,由于它具有均一的孔径和极高的比表面积,所以具有许多优异的特点。(1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用,即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。(2)对于小的极性分子和不饱和分子,具有选择吸附性能,极性越大,不饱和度越高,其选择吸附性越强。(3)具有强烈的吸水性。哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下,仍有相当高的吸水容量。 3.1、基本特性: a)分子筛对水或各种气,液态化合物可逆吸附及脱附。
沸石分子筛如何制备合成
沸石分子筛及其复合材料新型合成方法研究进展 沸石分子筛作为离子交换材料、吸附剂、催化剂等，在化学工业、石油化工等领域发挥着重要作用。随着新材料领域和电子、信息等行业的不断发展，其使用范围已经跳出传统行业，在诸如新型异形分子筛吸附剂、催化剂和催化蒸馏元件、气体和液体分离膜、气体传感器、非线性光学材料、荧光材料、低介电常数材料和防腐材料等方面得到应用或具有潜在的应用前景。因此，沸石分子筛的制备方法也越来越受到人们的关注。 沸石分子筛传统的制备方法主要包括水热法、高温合成法、蒸汽相体系合成法等，但随着组合化学技术在材料领域应用的不断扩大，20世纪90年代末人们将组合化学的概念与沸石分子筛水热法结合，建立了组合水热法。将组合化学技术应用到沸石分子筛水热合成之中，加快了合成条件的筛选与优化。除此之外，气相转移和干胶法等新型制备方法也被提出并应用于实践，本文对这些方法进展进行简单概述。 1. 组合化学水热法 组合化学是一种能建立化学库的合成方法，其大的优势是能在短时间内合成大量的化合物，从而达到快速、高效合成与筛选的目的。水热法合成沸石分子筛及相关材料，要考察的因素比较多，包括多种反应原料的选择及配比、反应温度及反应时间等。使用组合化学法可以减轻实验工作量和劳动强度，大大提高工作效率。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、
利用组合化学水热法制备沸石分子筛，设计了一种组合反应釜，即在圆形聚四氟乙烯片上钻100个小孔，然后在其上、下表面分别用不锈钢片夹紧，形成100个水热反应器，将不同配比的水热合成液分别置于各反应器中。在一定条件下，和传统水热法一样合成沸石分子筛。他们对Na2O-Al2O3-SiO2-H2O的四组分体系进行了考察，比较了使用传统的水热法和组合水热法的差别，证实了组合化学的高效性和快速筛选性。在此基础上，科学家对组合水热法进行了改进，设计出易于自动化X射线衍射测定的装置，并用这种方法对TS-1分子筛的合成配方进行了筛选。 组合化学水热法在分子筛的制备和无机材料合成方面已有一定的应用，但其应用还很有限。同时，要利用组合化学水热法，具备以下特点：（1）每次合成要产生出尽可能多的平行结果；（2）减少每组试样量；（3）增加合成与表征过程中的自动化程度；（4）实验过程与计算机充分结合，提高实验效率。 2. 气相转移法 2.1 气相转移法制备分子筛粉末 气相转移法可用于制备MFI、FER、MOR等结构的沸石分子筛。Zhang等利用气相转移法合成了ZnAPO-34和SAPO-34分子筛，证明水是气相法合成磷铝分子筛不可缺少的组分。后来，也有人利用气相法合成了AFI和AEI的磷铝分子筛，验证了水在合成过程中的作用。在n(P2O5)/n(Al2O3)=1时，分别用三乙胺和二正丙胺与水作为模板剂合成了AlPO4-5和AlPO4-11分子筛。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、
沸石分子筛的绿色合成路线
沸石分子筛的绿色合成路线 沸石分子筛材料在石油精细化工及环境治理等方面发挥着巨大的作用。通常，绝大多数沸石分子筛都是需要在有机模板参与的条件下合成，然而使用的大部分模板剂都是有毒的，这对沸石的实际生产应用有着强烈的影响。绿色合成路线是指使用较为绿色的原料来合成目标产品，并且在合成过程中减少甚至消除对环境的负面影响、减少废物的排放和提高效率。 首先，沸石分子筛所需的原料混合后，主要物种硅酸盐与铝酸盐聚合生成硅铝酸盐初始凝胶。这种硅铝酸盐凝胶是在高浓度条件下快速形成的，因此具有很高无序度，但是这种硅铝酸盐凝胶中可能含有某些初级结构单元，如：四元环、六元环等等。同时，这种凝胶和液相之间建立了溶解平衡。另外，硅铝酸根离子的溶度积与凝胶的结构和温度息息相关，随着晶化温度的变化，这种凝胶和液相之间建立起新的凝胶和溶液的平衡。其次，液相中多硅酸根与铝酸根浓度的增加导致晶核的形成，然后是沸石分子筛晶体的生长。在沸石分子筛的成核和晶体生长过程中，消耗了液相中的多硅酸根与铝酸根离子，从而引起硅铝凝胶的继续溶解。由于沸石晶体的溶解度小于无定形凝胶的溶解度，最后结果是凝胶的完全溶解，沸石分子筛晶体的完全生长。
对于合成沸石分子筛，温度是一个很重要的因素。温度变化会影响水在反应釜中的压力的变化、硅铝酸盐的聚合状态和聚合反应、凝胶的生成和溶解与转变、分子筛的成核与生长以及介稳相间的转晶。相同的体系在不同的温度下可能会得到完全不一样的物相，温度越高得到的沸石的尺寸和孔体积越小，晶体骨架密度相应增大。一般而言在150C以下，初级结构往往是四元环或六元环，而当温度高于150C，则往往是五元环的初级结构单元。由此可见，在高温水热条件下，无机物（主要是硅铝酸盐物种）的造孔规律和晶化温度与水蒸汽压之间存在着密切的联系。 为克服常规水热法合成沸石分子筛过程中由于溶剂水的引入造成的含碱废水排放，合成体系压力过高、单釜产率过低等问题，人们开发出了无溶剂法绿色沸石分子筛合成路线。过对晶化过程中晶化产物的表征结果发现，无溶剂法合成沸石分子筛经历如下过程：晶化初期，固相原料在无定形二氧化硅中逐渐发生扩散，并伴随着硅物种的聚合；随着晶化时间的延长，无定形的二氧化硅逐渐向晶体转换。总的来说，固相合成反应过程经历了初始原料混合和扩散，硅羟基的不断缩合等过程，最终使得反应原料在固相状态下转换为silicalite-1沸石分子筛。
最新分子筛的合成、表征及性能研究
分子筛的合成、表征及性能研究
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分子筛的合成、表征及性能研究 分子筛材料，广义上指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；狭义上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。 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称为微孔分子筛，2～50 nm称为介孔分子筛，大于50 nm称为大孔分子筛。按照分子筛中硅铝比的不同，可以分为A 型(1.5～2.0) ，X 型(2.1～3.0)，Y 型(3.1～6.0)，丝光沸石(9～11)，高硅型沸石(如Z S M－5) 等，其通式为：MO.Al2O3.xSiO2.yH2O，其中M代表K、Na、Ca等。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型分子筛等。4A型即孔径约为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。X型分子筛称为 13X（又称Na-X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为 10X（又称Ca-X型）分子筛。 A型分子筛结构，类似于NaCl的立方晶系结构，如将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来，就会得到A型分子筛的晶体结构；X型和Y型分子筛结构类似于金刚石的密堆立方晶系结构，如以β笼这种结构单元取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼将相邻的两个β笼联结，就得到了X和Y型分子筛结构；丝光沸石型分子筛结构，没有笼，是层状结构，结
4a分子筛的结构
多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。那么，4a分子筛的结构是什么？为此，安徽天普克环保吸附材料有限公司为大家总结了相关信息，希望能够为大家带来帮助。 分子筛是一种人工合成的、具有微孔型立方晶格的硅铝酸盐。依据其晶体内部孔穴的大小而吸附或排斥不同物质的分子，因而被称为“分子筛”。分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以进入分子筛晶体，从而被吸附，否则，被排斥。 分子筛根据不同物质分子的极性决定优先吸附的次序。按分子的大小和形状不同的选择吸附作用，即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。对于小的极性分子和不饱和分子，具有选择吸附性能，极性越大，不饱和度越高，其选择吸附性越强。 A型分子筛属于分子筛其中的一种，其结构与NaCl的很相似，属于立方晶系。由于4A分子筛的有效孔径为0.4nm,故称为4A分子
筛，其空间网络结构由硅氧四面体单元[SiO4]和铝氧四面体[AlO4]单元交错排列而成。 安徽天普克环保吸附材料有限公司是原上海摩力克分子筛有限公司直属公司,本公司成立于2004年，由于生产量扩增，本公司在安徽合肥空港寿县新桥产业园投资建设生产基地。公司目前拥有年产2000吨分子筛、1500吨活性氧化铝生产线各一条。 二期工程将建成4000吨分子筛生产线。公司全面推行ISO9001质量管理体系，建有现代化的实验室和质量控制中心。现有工程技术人员20人，其中工程师8人。 产品系列化、经营多元化，这些都是企业的发展方针，而OEM----更是公司多年的经营模式，并且得到广泛好评。我们的用户涉及石油、化工、冶金、汽车、空调、电子仪表等行业，我们的客户群不仅是在国内而且遍及东南亚、欧美等地。公司热忱欢迎国内外客商与我们真诚合作。我们将以精美的产品、可靠的技术、精益求精的服务满足广大客户的要求。
分子筛实验报告
分子筛的合成、表征及性能研究 姓名好 班级：好 学号：好 2014年12月31日
一、实验目的 1.了解分子筛的主要特点和用途； 2.了解水热法的主要特点和一些基本实验操作； 3.掌握X 射线衍射表征方法的原理及实验操作； 4.掌握氮气吸附法测多孔材料孔结构参数的原理及操作； 5.掌握沸石分子筛化学组成的测定方法； 6.通过比较、分析不同类型分子筛在离子交换、吸附性能上的差异。 二、实验设计思路 三、实验原理 分子筛材料，广义上指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；狭义上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。 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 称为微孔分子筛，2～50 nm 称为介孔分子筛，大于50 nm 称为大孔分子筛。按照分子筛中硅铝比的不同，可以分为A 型(1.5～2.0)，X 型(2.1～3.0)，Y 型(3.1～6.0)，丝光沸石(9～11)，高硅型沸石(如ZSM －5)等，其通式为：MO.Al2O3.xSiO2.yH2O ，其中M 代表K 、Na 、Ca 等。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 型分子筛等。4A 型即孔径约为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。X 型分子筛称为 13X （又称Na-X 型）分子筛；用Ca2+交换13X 分子筛中的Na+，形成孔径为9A 的分子筛晶体，称为10X （又称Ca-X 型）分子筛。 A 型分子筛结构，类似于NaCl 的立方晶系结构，如将NaCl 晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来，就会得到A 型分子筛的晶体结构；X 型和Y 型分子筛结构类似于金刚石的密堆立方晶系结构，如以β笼这种结构单元取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼将相邻的两个β笼联结，就得到了X 和Y 型分子筛结构；丝光沸石型分子筛结构，没有笼，是层状结构，结构中含有大量的五元环，且成对地连在一起，每对五元 合成 材料 组成、结构 性能 硅铝比 结构导向剂 介孔分子筛 A 型 沸石分子筛X 型 Y 型 氧化硅介孔 M m/2O ·Al 2O 3·nSiO 2·xH 2O 微孔 大分子吸附 小分子吸附 离子交换
分子筛作用机理
分子筛催化剂及其作用机理 1.分子筛的概念 分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为Mx/n[(AlO2)x?(SiO2)y] ?ZH2O 式中M是金属阳离子，n是它的价数，x是AlO2的分子数，y是SiO2分子数，Z是水分子数，因为AlO2带负电荷，金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。当金属离子的化合价n = 1时，M 的原子数等于Al的原子数；若n = 2，M的原子数为Al原子数的一半。 常用的分子筛主要有：方钠型沸石，如A型分子筛；八面型沸石，如X-型，Y-型分子筛；丝光型沸石（-M型）；高硅型沸石，如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性，且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的，也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用，尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。 2.分子筛的结构特征（1）四个方面、三种层次： 分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4），它们构成分子筛的骨架。相邻的四面体由氧桥连结成环。环是分子筛结构的第二个层次，按成环的氧原子数划分，有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。环是分子筛的通道孔口，对通过分子起着筛分作用。氧环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的多面体。各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。多面体有中空的笼，笼是分子筛结构的重要特征。笼分为α笼，八面沸石笼，β笼和γ笼等。（2）分子筛的笼： α笼：是A型分子筛骨架结构的主要孔穴，它是由12个四元环，8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。笼的平均孔径为1.14nm，空腔体积为760[Å]3。α笼的最大窗孔为八元环，孔径0.41nm。 八面沸石笼：是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴，由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体，笼的平均孔径为1.25nm，空腔体积为850[Å]3。最大孔窗为十
分子筛的设计吸附原理与应用
2016级环境工程硕士课程论文 论文题目：分子筛吸附剂的设计、吸附原理和应用课程：吸附科学原理和应用 专业：环境工程 学号：104754160909 姓名：徐俊
分子筛吸附剂的设计、吸附原理和应用 徐俊 （河南大学化学化工学院, 河南开封475004） 摘要：近年来，随着人们对分子筛吸附剂吸附原理和设计的进一步的研究，分子筛吸附剂越来越受到人们的重视。分子筛吸附剂因其独特的晶体结构、高的表面积、吸附性和催化性等优异性能，被广泛应用于石油化工、环境保护、新材料、生物医药等诸多领域，也因此分子筛吸附剂的应用有着巨大的经济效益和重要的应用价值。 关键字：分子筛吸附剂；吸附；应用 Molecular sieve adsorbent design, adsorption principle and application XU Jun (College of Chemistry and Chemical Engineering, Henan University, Kaifeng 475004) Abstract: In recent years, with the further research of molecular sieve adsorbent's adsorption principle and design, molecular sieve adsorbent has attracted more and more attention. Molecular sieves are widely used in the region of etrochemical industry, environmental protection, new materials and biomedicine due to their unique crystal structure, high surface area, adsorption, catalytic and other excellent performances. The use of adsorption separation has enormous economic and great value. Keywords: zeolite adsorbent; adsorption; application 引言 分子筛是一类具有特殊结构的多孔介质，由系列不同规则的孔道或笼构成，是硅铝酸盐的晶体[1]。常见的不同型号分子筛有：A型、X型等[2,3]。经高温活化沸石失结晶水后，晶体内形成许多孔穴，其孔径大小与气体分子直径相近，且非常均匀，依据晶体内部孔穴大小吸附或排斥不同的物质分子，同时根据不同物质分子极性或可极化度而决定吸附的次序，达到分离的效果[4]。分子筛的孔径分布是非常均一的，结构和组成变化明显，具有良好的热稳定性、水热稳定性、较好的化学稳定性等性能[5]。沸石分子筛较大的表面积、孔体积以及较强的静电场决定了它对吸附质尤其是对极性分子，在低分压或低浓度及较高温度的吸附情况下
分子筛与分子筛纯化系统
分子筛与分子筛纯化系统 一、分子筛的品种型号 分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等. A型 主要成分是硅铝酸盐，孔径为4A（1A=10 -10 米），称为4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。 X型 硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为9—10A的分子筛晶体，称为13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为10X（又称钙X型）分子筛 Y型 Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构，但化学组成不同（硅铝比较大）通常用于催化领域。 分子筛是一种硅铝酸盐，主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内部，而把比孔道大得分子排斥在外，从而使不同大小形状的分子分开，直到筛分分子的作用，因而称作分子筛。它主要用于各种气体、液体的深度干燥，气体、液体的分离和提纯，催化剂载体等，因此广泛应用于炼油、石油化工、化学工业、冶金、电子、国防工业等，同时在医药、轻工、农业、环保等诸多方面，也日益广泛地得到应用。 3A型分子筛，主要用于石油裂解气、烯烃、炼气厂、油田气的干燥，是化工、医药、中空玻璃等工业用干燥剂。 化学式：2/3K2O·1/3Na22O·AI2O3·2SiO2·.9/2H2O 主要用途：1、液体（如乙醇）的干燥 2、中空玻璃中的空气干燥 3、氮氢混合气体的干燥 4、制冷剂的干燥 4A型分子筛主要用于天然气以及各种化工气体和液体、冷冻剂、药品、电子材料以及易变物质的干燥、氩气纯化、甲烷、乙烷丙烷的分离。 化学式：Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O 主要用途：1、空气、天然气、烃完烷、制冷剂等气体和液体的深度干燥； 2、氩气的制取和净化； 3、电子元件和易受潮变质物质的静态干燥； 4、油漆、聚脂类、染料、涂料中做脱水剂。 5A型分子筛 化学式：3/4CaO·1/4Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O 主要用途：1、天然气干燥、脱硫、脱二氧化碳； 2、氮氧分离、氮氢分离，制取氧、氮和氢； 3、石油脱腊、从支烃、环烃中分离正构烃。（可再生） 13XAPG 分子筛 主要用于大中型空分装置原料气的净化。