2020-09-12蜂窝沸石分子筛的分类( 二 )


若4A分子筛上70%的钠离子为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笼居中心,其余4个β笼位于正四面体顶点,就形成了八面体沸石型的晶体结构 。
用这种结构继续连结下去,就得到X-型和Y型分子筛结构 。在这种结构中,由β笼和六方柱笼形成的大笼为八面沸石笼,它们相通的窗孔为十二元环,其平均有效孔径为0.74nm,这就是X-型和Y-型分子筛的孔径 。这两种型号彼此间的差异主要是Si/Al比不同,X-型为1~1.5;Y型为1.5~3.0 。
丝光沸石型分子筛
这种沸石的结构,没有笼而是层状结构 。结构中含有大量的五元环,且成对地联系在一起,每对五元环通过氧桥再与另一对联结 。联结处形成四元环 。这种结构单元进一步联结形成层状结构 。层中有八元环和十二元环,后者呈椭圆形,平均直径0.74nm,是丝光沸石的主孔道 。这种孔道是一维的,即直通道 。
高硅沸石ZSM(Zeolite Socony Mobil)型分子筛
这种沸石有一个系列,广泛应用的为ZSM-5,与之结构相同的有ZSM-8和ZSM-11;另一组为ZSM-21、ZSM-35和ZSM-38等 。ZSM-5常称为高硅型沸石,其Si/Al比可高达50以上,ZSM-8可高达100,这组分子筛还显出憎水的特性 。它们的结构单元与丝光沸石相似,由成对的五元环组成,无笼状空腔,只有通道 。ZSM-5有两组交叉的通道,一种为直通的,另一种为之字型相互垂直,都由十元环形成 。通道呈椭圆形,其窗口直径为(0.55-0.60)nm 。属于高硅族的沸石还有全硅型的Silicalite-1,结构与ZSM-5一样,Silicalite-2与ZSM-11一样 。
3.沸石分子筛的作用机理
分子筛具有明确的孔腔分布,极高的内表面积(600m2/s)良好的热稳定性(1000℃),可调变的酸位中心 。分子筛酸性主要来源于骨架上和孔隙中的三配位的铝原子和铝离子(AlO)+ 。经离子交换得到的分子筛HY上的OH基显酸位中心,骨架外的铝离子会强化酸位,形成L酸位中心 。像Ca2+、Mg2+、La3+等多价阳离子经交换后可以显示酸位中心 。Cu2+、Ag+等过渡金属离子还原也能形成酸位中心 。一般来说Al/Si比越高,OH基的比活性越高 。分子筛酸性的调变可通过稀盐酸直接交换将质子引入 。由于这种办法常导致分子筛骨架脱铝 。所以NaY要变成NH4Y,然后再变为HY 。
因为分子筛结构中有均匀的小内孔,当反应物和产物的分子线度与晶内的孔径相接近时,催化反应的选择性常取决于分子与孔径的相应大小 。这种选择性称之为择形催化 。导致择形选择性的机理有两种,一种是由孔腔中参与反应的分子的扩散系数差别引起的,称为质量传递选择性;另一种是由催化反应过渡态空间限制引起的,称为过渡态选择性 。
4.沸石分子筛的应用
沸石分子筛具有复杂多变的结构和独特的孔道体系,是一种性能优良的催化剂 。ZSM-5与Y型沸石分子筛共同作用应用于FCC反应,以获得较高产率的汽油、丙烯和丁烯 。MCM-22沸石分子筛在烷基化反应上具有显著的优势,例如MCM-22作为液相烷基化催化剂催化苯和乙烯反应制备乙苯,不仅提高了乙苯选择性,并且MCM-22本身的稳定性高,用量少,可以在反应器中进行原位再生,而其它种类催化剂则必须从反应器中取出另行再生 。在短链烷基取代芳烃的合成反应上,MCM-56有更好的活性,并且不容易失活 。ZSM-22在许多工艺中用作催化剂,但主要是用于丁烯骨架异构和正庚烷异构化两个方面 。
近年来,沸石分子筛由于具有独特的结构及性能,已经在吸附分离、催化等领域取得了广泛的应用 。但其至今仍具有很大的研究意义,很多学者仍致力于沸石分子筛的研究中 。总之,沸石分子筛已经并且继续改变着化工行业及人类的生活 。
护肤品里放入沸石到底有哪些好处?沸石内含独特的三维蜂窝结构,经科学研究表明,在潮湿的条件下可以起到分子筛的作用 。沸石能够对各种重金属物质以及污染物进行吸引、捕获、结合、吸收,可以协助人体逆转皮肤损伤,延缓肌肤衰老 。当沸石用到生物纤维面膜中,从此面膜除了补水,还能排毒(吸附附着在皮肤里的重金属污染物质)由重金属物质和污染物引起的皮肤损伤,包括有黑头、粉刺、皱纹、脱水等其他局部组织损伤 。
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