以离子液体为模板剂合成MCM_4_省略_分子筛MCM_41孔径结构的影响_张光旭

文章编号:1001 3555(2008)06 0497 06

收稿日期:2008 04 30;修回日期:2008 07 24.作者简介:张光旭,1964年出生,男,博士,教授.

以离子液体为模板剂合成MC M 41的研究

不同扩孔剂对介孔分子筛M C M 41孔径结构的影响

张光旭,高为芳,蔡卫权

(武汉理工大学化学工程学院,湖北武汉430070)

摘 要:以离子液体为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,研究了扩孔剂三甲苯,癸烷,以及三甲苯与癸烷1 1的混合物对介孔分子筛M C M 41结构的影响,采用XRD 以及氮吸附 脱附分析技术对合成的介孔分子筛M C M 41进行了表征.结果表明:三种扩孔剂中以三甲苯与癸烷1 1的混合物效果最优,M C M 41的孔径可达到4.5n m,并且可以提高介孔分子筛的比表面积与结晶度.扩孔剂的最佳添加量为:扩孔剂与模板剂之比等于1.0;最佳晶化温度120 .

关 键 词:介孔分子筛M CM 41;扩孔剂;离子液体中图分类号:O 643.3

文献标识码:A

M C M 41介孔分子筛是M 41S 族中典型代表,其孔道呈六方有序排列,很大的比表面积(>700m 2

/g)和吸附容量(>0.7c m 3

/g ),孔径在2~10n m 可以调节等优点.这些优点使其在沸石分子筛难

以完成的大分子催化、吸附与分离等众多领域得到广泛应用

[1]

.M C M 41介孔分子筛的合成传统多采

用CTAB 为模板剂,自2001年Ada m s [2]

首次采用离子液体1 十六烷基 3 甲基溴代咪唑([C 16m i m ]B r)

为模板剂合成出介孔分子筛MC M 41以来,以离子液体为模板剂合成介孔分子筛的研究成为科研工作者的研究热点之一.

目前,以离子液体为模板剂合成介孔分子筛的各方面研究都很多,包括介孔分子筛酸性和稳定性的提高

[3 4]

,以及影响材料孔形态结构的研究等

[5]

,

但针对其孔径的调节技术尚未有报道.离子液体通

常由有机阳离子1 烷基 3 甲基咪唑([C n m i m ]+

,n 为烷基碳链上碳原子的个数)和有机或无机阴离子构成.研究表明改变碳链的长度可以改变孔的结构包括孔径大小,一定程度上提高碳链的长度,孔径增大

[5 6]

,然而,长的碳链容易弯曲盘绕,实际上对

孔径的调节非常有限.控制孔径大小的途径,除了改变碳链长度以外,通过添加辅助剂,以及改变反

应条件(如反应物配比,晶化时间等)[7~9]

均可以提高孔径.

本文尝试以离子液体为模板剂,采用水热晶化法合成介孔分子筛MC M 41,通过在合成介孔分子筛的过程中添加扩孔剂的方法来提高孔径.实验中首先选择了癸烷,三甲苯,以及三甲苯与癸烷1 1

的混合物为扩孔剂,根据表征结果筛选出效果最好的一种扩孔剂,并考察扩孔剂的用量以及晶化温度对介孔分子筛孔径的影响.

1实验部分

1.1实验原料

N 甲基咪唑(C 4H 6N 2、工业级),溴代十六烷(C 16H 33Br 、化学纯),四氢呋喃(O (CH 2)3CH 2、分析纯),氢氧化钠(N a OH 、工业级),无水乙醇(C 2H 5OH 、分析纯),正硅酸乙酯((C 2H 5O )4Si 、分析纯),三甲苯((C H 3)3C 6H 3、化学纯),癸烷(C 10H 22、化学纯).1.2实验方法

1.2.1离子液体的合成N 甲基咪唑与溴代十六烷1 1混合,在120 下搅拌,反应48h .得到反应产物冷却至室温后,用四氢呋喃溶解冷却结晶,再用四氢呋喃洗涤抽滤得到离子液体晶体,在室温条件下真空干燥24h 即可制得所需离子液体.反应方程式如下:

第22卷第6期分 子 催 化

Vo.l 22,N o.6 2008年12月

J OU RNAL OF M OLECULAR CATALY SIS(C H I NA )

D ec . 2008

方程式1离子液体[C 16m i m ]Br 的合成Formu l a 1Syn t hesis o f i onic liquid [C 16m i m ]B r

1.2.2介孔分子筛MC M 41的合成 称取1.1g 的离子液体,用浓度为0.24mo l/L 的氢氧化钠溶液

30mL 溶解,并加入一定量的扩孔剂,形成膨胀的胶束溶液.加蒸馏水使溶液总体积达450mL,当温度达80 时加入4.6g 正硅酸乙酯,反应两个小时.将凝胶体放入装入聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中在80 ~120 下晶化24h .所得产物用蒸馏水洗一次,再用30mL 无水乙醇洗两次,放入干燥箱中干燥2~3h ,最后放入马弗炉中在540 下焙烧5h ,即得到MC M 41.1.3表征方法

M C M 41介孔分子筛物相采用D /M AX r A 型X 射线衍射仪测定.条件为:Cu 靶K a 辐射,管电压30kV,管电流20mA ,扫描速度为2 /m i n ,狭缝宽0.15mm,扫描范围为2 =1.7 8 .

比表面积和孔结构采用氮吸附法测定.仪器型号为AS AP2000多功能吸附仪(M icro m eritics ,美国,77.35K 条件下N 2物理吸附 脱附法),比表面积采用BET 法分析,孔容和孔分布用B J H 法分析(吸附分支).

2实验结果与讨论

2.1扩孔剂种类的影响

为了研究不同扩孔剂对MC M 41孔径结构的影响,本文分别以三甲苯、癸烷、三甲苯与癸烷1:1的混合物作为扩孔剂合成介孔分子筛,合成条件为:p H 约10,晶化温度80 ,晶化时间24h ,焙烧温度540 ,焙烧时间5h ,合成样品依次记为A1、A2、A3.

图1为合成样品介孔分子筛MC M 41的XRD 衍射图.由图可见,合成的样品均呈现出MC M 41介孔分子筛在低角度的特征峰,说明均可以合成出M C M 41介孔分子筛.但不同条件下合成的MC M 41的特征衍射峰(100)对应的2 角位置又有所区别,

表明材料具有不同的d 100值,根据a=2d 100/31/2

可计算出介孔分子筛的重要参数 孔道的心 心间距a

的值,2 的值越小,d 100的值越大,a 值也就越大.

图1加入不同的扩孔剂所合成样品的XRD 衍射图F ig .1XRD patterns for m esopo rousM C M 41w ith

d ifferen t s w

e lli ng agents

由图可以看出加入三甲苯作为扩孔剂合成

MC M 41的衍射峰的强度最大,峰形对称,表明其结晶度最高.但是其(110)(200)衍射峰不如加混合物作为扩孔剂时合成样品M C M 41的峰明显,说明样品A 3的有序度较好.综合比较三个样品的XRD 衍射图可以看出混合物作扩孔剂合成样品的结晶度比较高,对称性好,有序度高,孔道规整.

为了得到更详细的孔道结构参数,进一步对样品进行了氮吸附测试,结果如图2:

由图2可见三个样品的N 2吸附 脱附等温线均呈现典型的I V 型,符合介孔M C M 41分子筛的特征吸附曲线.在相对压力较低时(p /p 0

<0.3),吸附量与分压呈一定的线性关系,此时发生的吸附是由N 2在介孔孔壁上发生的单分子层吸附引起的;随着相对压力的增大达到一个临界点时,由于在均匀介孔孔道内发生的毛细管凝聚作用,使吸附量迅速增加,吸附等温线急剧上翘,呈现明显的拐点特征.从临界点值的大小与突跃阶段的陡峭程度及高度,能够有效地判断孔径的大小与分布情况.一般而言,该点的值越大,相应的最可几孔径越大,突跃段的曲线越陡、越高,孔径分布越窄.突跃结束后是一段吸附平台,这是因为N 2在材料颗粒之间发生了凝聚.

498 分 子 催 化 第22卷

图2不同扩孔剂合成介孔分子筛样品的氮吸附等温线及孔分布曲线图

F i g.2N 2adsorpti on desorpti on i so t her m s and resulti ng po re s i ze d i str i bu ti on o fM C M 41w ith different s w e lli ng agents

由图2中的曲线可得样品A 1突跃阶段最陡峭且最高,由此也可以判断样品A1的孔径最大,其次是A3突跃阶段也很陡峭,孔径较大.由孔分布图可见三个样品的孔径分布都比较窄,但相比A1的

最可几孔径最大,这与XRD 分析结果相符.由氮吸附实验所得孔径结构数据列于表1.由表中数据可以看出,加入扩孔剂后不仅可以提高介孔分子筛的孔径,而且可以增大比表面积及孔容大小.

表1氮吸附实验所得介孔分子筛的孔径结构参数

T ab l e1Po re struct ure parame ters o fm esopo rous from N 2adso rpti on exper i m ent

Sa m ple

BET Surface area /(m 2 g 1)

BJ H Pore volu m e /(c m 3 g 1)

BET Pore dia m eter /nm

A 1913.22

0.99

4.02

A 2916.020.943.79A 3

953.34

1.01

3.92

2.2 扩孔剂用量的影响

根据2.1节实验结果,本节选择癸烷与三甲苯1 1的混合物作为扩孔剂,考察扩孔剂用量对M C M 41孔道结构的影响,扩孔剂与模板剂的比分别为0.5、1.0、1.5、2.0,合成条件同2.1节,合成样品依次记为B1、A3、B2、B3

.

图3加入不同量的扩孔剂合成介孔分子筛的XRD 衍射图

F i g .3XRD pa tterns for mesoporous M C M 41w ith

d iff

e rent s w elling agent a m ounts

由图3可以看出扩孔剂/模板剂=0.5,1.0,1.5,2.0时,样品2 在2 左右出现很明显的衍射峰,这与文献报道的介孔分子筛MC M 41的XRD 衍射图谱相一致.说明合成出的样品均为M C M 41

介孔分子筛.比较四个样品的XRD 图可见,当扩孔剂/模板剂增加为1.5时,样品结晶度明显增大,有序度提高.但继续增加扩孔剂的用量结晶度开始减小,并且有序度下降.这可能是因为加入一定量的扩孔剂后打破了胶束种类和数量的平衡,使得胶束多向六方型转换,导致六方型棒状胶束的数量和大小的增加,在此体系中形成更多孔道规整的MC M 41介孔分子筛.因此,结晶度上升.但继续增加扩孔剂的添加量时,由于进入胶束中心的癸烷分子以及TMB 分子数量太多,胶束的表观直径和外表面增大,以致于模板剂分子基头部分不能完全屏蔽体系中的水分子,因此,会发生极性水分子与模板剂

非极性碳链的接触和排斥作用,从而使胶束的能量提高,六方型胶束又会解聚成单模板剂分子或者低

聚集数胶束,降低了合成介孔分子筛的结晶度.

499

第6期 张光旭等:以离子液体为模板剂合成M CM 41的研究

图4不同量的扩孔剂合成介孔分子筛的氮吸附 脱附等温线及孔径分布的影响图

F i g.4N

2

adso rpti on desorption isother m s and resu lting pore size distributi on

ofM C M 41w i th different s w e lli ng agent amoun ts

图4为不同扩孔剂/离子液体比率下合成的M C M 41的氮吸附等温线和孔径分布曲线,4个样品均呈现为 型吸附曲线,与MC M 41介孔分子筛的特征曲线相符合.相对压力较低时(p/p0<0.3)是由N2在中孔壁上的单层吸附,呈直线上升.当p/p0>0.3时,吸附量迅速增加,出现明显的拐点,这是由于发生毛细凝聚作用的结果.比较几条曲线可以发现样品A3在突跃阶段更加陡峭,说明其孔径最大.观察孔径分布曲线,四个样品的孔径分布都很窄,集中在2 4nm,表明其具有规整单一的孔道.

以氮吸附等温线分支为基础所得的孔径参数列于表2,从表中的数据可以看出,随着扩孔剂量的增加,扩孔剂的扩孔效应增强,孔径增大.但是当增加到2.0时孔径几乎不再改变,且有下降趋势.

根据液晶模板机理[10]分析,当硅源加入时由于静电作用,硅酸根离子与模板剂结合并附着在胶束表面,形成在有机柱体上的无机墙.而三甲苯和癸烷会进入胶束的憎水基团内部,使胶束的直径因其填充而增大,从而使孔径增大.但是随着扩孔剂加入量的增加,憎水作用会造成其在胶束中溶解程度的不一致,阻碍了硅酸根离子与模板剂的结合,扩孔效应降低,同时也降低了产品的有序性.

表2氮吸附实验所得样品的孔结构参数

T able2Po re struc t ure pa ra m e ters of Syn t hesized sa m ples from N

2

adso rpti on exper i m ent

Sa m ple BET Surface area/(m2 g 1)BJ H Pore volu m e/(c m3 g 1)BETPo re d i a m e ter/n m B1934.740.963.76

A3953.341.013.92

B2865.750.923.91

B3873.480.933.90

2.3晶化温度的影响

以三甲苯与癸烷1 1混合物为扩孔剂,p H约为10,晶化时间24h,焙烧温度540 ,焙烧时间5h,通过单因素实验来考察晶化温度对MC M 41孔径结构的影响,选取晶化温度分别为60 ,80 , 100 ,120 ,140 ,样品依次记为C1,A3, C2,C3,C4.

图5为不同晶化温度下合成介孔分子筛MC M 41的XRD图,由图可见,前四个样品在小角度区域均呈现三个明显的衍射峰,这与文献中报道的六角形相MC M 41的衍射图谱相符.而晶化温度升高至140 时合成样品的XRD图中没有衍射峰出现,说明MC M 41六角形结构遭到了破坏.这是由于胶束具有一定的热稳定性,较高的温度使胶束中的模板剂分子获得了足够的能量,再借助于无机分子对胶束的强烈作用,破坏了胶束的结构,可能使胶束游离成了模板剂分子与无机离子的混合物质,从而导致MC M 41六角形相的消失.

比较C1,A3,C2,C3的XRD图可见,C3的XRD图峰型明显且尖锐,并且偏向更小的2 角度,说明晶化温度为120 时合成出的介孔分子筛结晶度较高,孔道规整,而且孔径更大.从动力学观点来分析,向胶束溶液中滴加硅源后,在模板剂胶束周围硅酸将发生浓缩和缩聚反应,介孔分子筛因此

500 分 子 催 化 第22卷

图5不同晶化温度下合成样品的XRD图F i g.5XRD pa tterns fo r m esoporous M C M 41at

d ifferent cry sta llizati on t

e mperatures 而形成.浓缩反应很快就完成,则反应的最终速度由硅酸的缩聚反应速度决定,而此过程中化合物的物理性能与晶化温度和时间有关,改变晶化温度,将会改变缩聚反应的速度,同时也会影响有机物之间,有机物与无机物之间以及无机物之间的作用力的大小和方式.因此在适当的温度下,将会使胶束均向六角形相转变,合成分子筛的结晶度因此很高,温度太高时则会破坏六角形相胶束的形成,结晶度较低,甚至几乎没有六角形相的产生.

图6为不同晶化温度下合成样品的氮吸附等温线和孔径分布曲线,由图可见,样品C1,A3,C2, C3的N2吸附等温曲线均为lang m u ir 型吸附曲线,与文献报道的MC M 41吸附等温线相符

.

图6不同晶化温度温度下合成介孔分子筛的氮吸附等温线及孔径分布曲线

F i g.6N

2

adsorption desorption isother m s and resu lti ng pore size distr i buti on

ofM C M 41a t different crystalliza tion te m pe ra t ures

比较各样品的等温曲线,在低压区吸附量几乎

线性增加,压力增到一定值时因毛细凝聚,有滞后

环出现.样品C1,A3,C2毛细凝聚发生的相对压力

P/P0约为0.3~0.6,而温度为120 时,P/P0在

0.4~0.6范围内发生毛细凝聚现象,并且突跃阶段

最为陡峭,说明此条件下合成的介孔分子筛MC M

41孔径分布均一,孔径最大.

表3列出了各样品的孔径结构参数,晶化温度

从60 升高至80 时,孔径提高约0.1nm,再从

80 提高至100 ,以及100 提高至120 时,

孔径均增加约0.3nm,由此可见晶化温度对介孔分

子筛孔径影响很大.并且在一定范围内随着晶化温

度的提高而增大,但是温度太高胶束就会遭到破

坏,六角形相因此会消失.

表3不同晶化温度下合成样品的孔结构参数

T ab l e3Po re struct ure pa rame ters o f Synt hesized sa m ples at different crystalliza ti on te m pera t ures Sa m ple BET Surface area/(m2 g 1)BJ H Pore volu m e/(c m3 g 1)BETPo re d i a m e ter/n m

C11576.651.673.86

A3953.341.013.92

C2863.110.974.20

C3863.981.034.50

3结 论

(1)以离子液体[C16m i m]Br作为模板剂,在碱

性条件下,用水热晶化法合成了介孔分子筛

MC M 41;

(2)研究了癸烷、三甲苯以及它们1 1的混合

物三种扩孔剂对MC M 41孔道结构的影响,结果表

明其均可以提高孔径,且混合物作为扩孔剂时影响

501第6期 张光旭等:以离子液体为模板剂合成M CM 41的研究

效果最好;

(3)以癸烷与三甲苯1 1的混合物作为扩孔剂进行研究,结果表明:在一定范围内增加扩孔剂的用量,不仅可以提高孔径而且可以提高结晶度,但继续增加用量,孔径以及结晶度均呈下降趋势;

(4)晶化温度对孔结构影响很大,最佳晶化温度为120 .

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St udy on t he Synthesis ofMC M 41w ith t he Ionic Liqui d

as Novel Te mplate

E ffect of D ifferent Sw elli n g A gents on the Pore Structure ofM esoporousM C M 41

Z HANG Guang xu,GAO W e i fang,C aiW ei quan

(W uhan University of T echnology,S chool of Che m ical Eng ineering,Wuhan430070,China)

Abst ract:MC M 41w as syn t h esized using the ion ic liquid as novel te m plate,TEOS as silica source,and the effect of swe lli n g agents,incl u di n g decane,1,3,5 tri m ethybenzene(TMB),the m i x ture of decane and T M B under the rati o of1.0,on the pore structure o fMC M 41w as stud i e d.The preparedM C M 41w as characterized by XRD and N2adsorption desorption analysis.The resu lts sho w ed that the m i x ture of decane and T M B under t h e ratio o f1.0, had a beneficia l effect on the pore dia m eter,and it a lso can enhance the regular arrange m ent of channels and cr ys talli n ity,and theM C M 41pore dia m eter can be i n creased to4.5n m.The opti m al additi o n o f s w e lli n g agentw as as follo w s:the ra ti o of s w e lli n g agent to te m plate w as one;the best crysta llizati o n te m perature w as120 .

K ey w ords:m esoporousM C M 41;s w e lling agent;i o nic liquid

502 分 子 催 化 第22卷

分子筛

分子筛 33130215 高红雪 分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等，但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0.3~2 nm）的孔道和空腔体系，因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。 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，并对极性分子和不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。由于分子筛具有吸附能力高，热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点，使得分子筛获得广泛的应用。 美国科学家发现，通过调整温度，能够精确地控制一种钛硅酸盐材料中的孔洞大小，制造出精密的新型分子筛。一些晶体材料内部有着大量均匀的微孔，尺寸比孔洞小的分子能够穿过，而大分子不能穿过，因此可以起到分离不同分子的作用，这类材料被称为分子筛。分子筛可以通过诸多方法合成：水热合成法、水热转换法、离子交换法等方法。 分子筛为粉末状晶体，有金属光泽，硬度为3～5，相对密度为2～2.8，天然沸石有颜色，合成沸石为白色，不溶于水，热稳定性和耐酸性随着SiO2/Al2O3组成比的增加而提高。分子筛有很大的比表面积，达300～1000m2/g，内晶表面高度极化，为一类高效吸附剂，也是一类固体酸，表面有很高的酸浓度与酸强度，能引起正碳离子型的催化反应。当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时，可调整孔径，改变其吸附性质与催化性质，从而制得不同性能的分子筛催化剂。

分子筛主要是吸收什么

近年来，沸石分子筛由于具有独特的性能，已经在吸附分离、催化等领域取得了广泛的应用。那么，分子筛主要是吸收什么？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。 （1）脱水。利用低硅铝比的沸石分子筛（如A型，X型等）的极性亲水性，可以进行空气的干燥。（2）净化空气中的污染物。随着工业的迅速发展，H2S、SO2、NOX以及甲醛的排放量日益增多，造成的污染给人们的生活和环境带来了严重的危害。 吸附分离领域的应用：（1）混合二甲苯的分离。混合二甲苯一般用作溶剂和汽油掺合剂廉价出售，资源浪费十分严重。但混合二甲苯的四个异构体：乙苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯都是重要的化工原料，因此有必要将其逐一分离。（2）N2/ O2的分离。在变压吸附（PSA）法中，沸石分子筛是利用N2/O2两气体在其表面平衡吸附的差异，选择性地吸附N2。（3）提高汽油辛烷值。由于异构烷烃的辛烷值大大高于正构烷烃，因此利用吸附分离法可以脱除正

构烷烃。实际应用中一般将吸附分离与C5/C6烷烃异构化相配合，将通过吸附分离出来的正构烷烃进行异构化，从而更大程度的提高汽油的辛烷值。 催化领域的应用：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。 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

沸石吸附材料的研究进展

沸石吸附的研究进展 摘要：本文主要通过沸石分子筛吸附剂对碘吸附的原理及传质影响的研究，目的是加强认识脱碘的机理，为进一步开发沸石吸附剂的应用提供一定的理论依据。同时针对目前国内外的研发及应用情况进行了概述，提出了存在的问题和解决的思路。 关键字：沸石脱碘吸附传质 前言 沸石是含碱土金属或碱金属的具有三维空间结构的硅铝酸盐晶体，分为天然沸石和人工沸石。天然沸石空隙中充满大量的水分，加热时会沸腾而得其名。人工合成沸石是以硅和含铝的盐为原料，经过水热合成大小与分子大小相当的材料，也称分子筛。沸石的化学通式为M x/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O,其中M通常为Na、K、Ca等金属离子。 沸石比表面积适中，一般为500~800m2/g;其孔结构以微孔为主，孔径较小，一般主孔径最大不超过2.5nm，且分布均一。沸石分子筛是通过氧硅四面体和氧铝四面体单元在过氧架桥作用下形成的，其中氧铝四面体带负电性，且孔道内分布有金属阳离子，容易与外界的阳离子发生交换，表现出离子交换性。常用的分子筛全交换工作容量在2.0~2.5mg/g。 沸石是一种强极性吸附剂，极易水分子等极性分子，且由于自身铝硅比和孔径大小不同，对不同极性分子具有选择性，孔道内有可被交换的金属阳离子，对某些特定分子有特殊的吸附作用。 在废气处理方面，沸石可以吸附废气中的SO2和NO x，但是其吸附量低。利用 改性方法可改变沸石的电性、孔径等，可以用来对不同分子特性和直径的气体进行吸附。在水处理方面，利用沸石的离子交换能力，可以吸附去除废水中的氨氮，也可以利用利用改性沸石处理高氟污水或地下水，有价格低的优势，但吸附容量往往不高。 沸石吸附剂脱碘的特性就是一种选择性吸附，通过选择适合碘分子大小孔径的沸石制成吸附剂，达到吸附碘的目的。 二、沸石吸附剂的脱碘原理 1. 吸附原理 （1）物理吸附 沸石吸附剂吸附碘包括物理吸附和化学吸附。物理吸附主要是由于溶液中的碘与沸石分子筛固体表面之间存在范德华力（Van der waals），而产生了范德华吸附，它是可逆的。当沸石分子筛表面分子与液体中碘之间的引力大于液体内部分子运动时，液体中的碘就被吸附在沸石分子筛表面上。它们之间的吸引机理，与气体的液化和冷凝时的机理类似，其吸附热比较低。从分子运动观点看，这些吸附在沸石吸附剂表面的分子由于分子运动，也会从固体表面脱离而进入液体中去，但其本身不发生化学变化。所以物理吸附的特征就是吸附物质不发生任何化学反应，吸附的进程极快，参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。而且这种吸附通常在固体表面几个分子直径的厚度区域，单位体积固体表面所吸附的量非常小。（2）化学吸附 化学吸附是由于沸石通过所存在的孔道和空腔中的阳离子交换，使其吸附性能发生较大变化，即沸石通过与含Ag的可溶性盐类溶液进行离子交换成银离子型沸石。其脱碘的原理是这种载在沸石上的可交换的银离子从沸石上解离出来，与

分子筛催化剂

绿色高分子材料论文 ——分子筛催化剂 学院：京江学院 班级：高分子1101 姓名：刘铭 学号：4111126020

摘要:随着环保意识的增强，对清洁能源的需求不断提高，人们越来越多的研究了新型环保的催化剂。目前，分子筛催化剂在炼油与化工工业得到了研究与应用，如催化裂化、加氢裂化、带支链芳烃的烷基化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等。国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料。 1. 分子筛催化剂的概述 1.1、定义： 指以分子筛为催化剂活性组分或主要活性组分之一的催化剂。又称沸石催化剂。分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的热稳定性和水热稳定性，可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。应用最广的有X型、Y型、丝光沸石、ZSM-5等类型的分子筛。工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂。 1.2、合成方法： ①水热晶化法； ②非水体系合成法； ③干胶转换法； ④无溶剂干粉体系合成法；； ⑤微波辐射合成法； ⑥蒸汽相体系合成法； ⑦多级孔道沸石分子筛的合成； ⑧化学后处理法； ⑨硬模板法； ⑩软模板法。 2. 分子筛催化剂的的发展现状 1954年第一次人工合成沸石分子筛催化剂并作为吸附剂而商品化。20世纪50年代人们先后合成了 A 型、X型和Y 型分子筛。随着人们对分子筛催化剂的不断加深，美国联合碳化学公司（UCC）开发出合成沸石分子筛，继而，美国Mobil公司的研究人员开发出由Zeolites Socony Mobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分子筛催化剂，并形成工业化规模生产。1980年Sand合成了ZEOLON分子筛。1982 年UCC（联合碳化公司）Wilson和Flanigen等首次合成20余种AlPO4 和SaPO4分子筛，从而打破了沸石分子筛由硅氧四面体和铝氧四面体组成的传统观念。1982年，WLSON 等在水热条件下首先合成了新型微孔磷铝分子筛，这种分子筛由铝氧四面体和磷氧四面体严格有序交替排列而成，其骨架接近中性。1992年美国Mobil公司发现了M41S介孔分子筛。为了改善催化剂的催化活性，在催化剂中加入杂原子，如La、Ce、Fe、Mn、Ti、Sn。Vietze等将有机燃料加入到在磷酸铝分子筛合成中。Tang等在磷酸铝分子筛中组合了直径为0.4nm的超小的单个的碳纳米分子筛。Caro等报道了非线性硝基苯胺载体磷酸铝晶体的特性。 近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加，国内合成分子筛的生产规模也不断增大。中科院大连化物所自20世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作，开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂及甲醇转化制低碳烯烃催化剂。1988年首次合成了具有十八环的VPI－5分子筛，孔径达1.3nm，实

(推荐)分子筛吸附原理

分子筛吸附原理 吸附是一种把气态和液态物质（吸附质）固定在固体表面（吸附剂）上的物理现象，这种固体（吸附剂）具有大量微孔的活性表面，吸附质的分子受到吸附剂表面引力的作用，从而固定在上面。引力的大小取决于： -吸附剂表面的构造（微孔率）； -吸附质的分压； -温度。 吸附伴随着放热，是一种可逆的现象。类似于凝结： -如果增加压力。吸附能力增加； -降低温度，吸附能力增加。 因此，在吸附时，要使压力升到最高，温度降到最低。解吸时，则要使压力降到最低，温度升到最高。

带有吸附床的净化工艺 也叫空气净化的“干燥－脱除CO 2 ”工艺。 为使空气获得较低的净化前温度，常用制冷机组或空气水冷塔 对其进行降温。（图中的“X10”表示预冷设备。） 净化装置位于空气压缩机、空气预冷系统之后，为了保持净化 器工作的连续性，需要使用两台吸附器。当一台工作时（即正在脱除H 2 O 与CO 2 ），另一台处于再生状态。 吸附阶段 由于氧化铝吸附CO 2的效果很差，故它主要用于吸附H 2 O，而位于 其后的分子筛则处理干燥后含有 CO 2 的空气。 注：分子筛具有很强的吸水性，因此，在吸附和再生期间绝不 能让分子筛与水份接触而降低其吸附CO 2 的能力。如果有意外情况发生使

水份带入了分子筛，惟有高温特殊再生（见10 章）才能够使其恢复原有的吸附性能。

下图显示了吸附质在临近穿透的时刻（在吸附阶段结束），CO 2 O在两种吸附床层中及给定时间内的含量分布图。 与H 2 吸附器必须在吸附质的前锋抵达吸附出口之前进行再生（即在穿透之前）。 再生阶段: 再生就是利用压力和温度两方面的因素，将吸附器里的吸附质排出去。 首先，将吸附器降压至较低的压力（大气压力）。用加热的干燥气体，解吸并带走所吸附的吸附质。然后，用未加热的干燥气体，将热端面推向铝胶床层，直至其出口，这样。吸附剂又恢复到随之而来的吸附阶段时的正常温度。 过程见图示：

分子筛催化剂

伴随着工业革命的大潮，碳材料的应用越来越广泛，从最初的过滤杂质逐渐发展到分离不同组份。与此同时，随着技术的进步，人类对物质的加工能力也越来越强。那么什么是分子筛催化剂？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。 分子筛催化剂又称沸石催化剂，指以分子筛为催化活性组分或主要活性组分之一的催化剂，工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂，它属于固体酸催化剂。此外，常用的还有具双功能催化作用的载金属分子筛催化剂，如钯-超稳Y型分子筛加氢裂化催化剂。 催化性质按分子筛的催化性质，可分为分子筛固体酸催化剂、金属分子筛双功能催化剂和分子筛择形催化剂三大类。按分子筛的类型分类，则分子筛催化剂的分类和分子筛的分类相同。 分子筛催化剂中通常只含有5％～15％的分子筛,其余部分可称为基质，通常由难熔性无机氧化物或其混合物和粘土组成。基质的作用是使分子筛良好分散，使分子筛易于粘结成形，甚至可使分子筛的

热稳定性得到提高。在催化过程中基质还起到热载体的作用。制造催化剂时，分子筛原粉通常经胶体磨研磨后混入基质的胶体中，用喷雾、挤条或其他方法成形，再经干燥、焙烧等步骤最后制成催化剂。 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

分子筛的主要特性

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、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。 c）分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积。其内表面可高于分子筛颗粒的外表面积的10000-100000倍。 分子筛的选择吸附特性： 1、根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应 分子筛晶体具有蜂窝状的结构，晶体内的晶穴和孔道相互沟通，并且孔径大小均匀，固定（分子筛空腔直径一般在6—15埃之间），与通常分子的大小相当，只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附，而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道，则不被分子筛吸附。而硅胶，活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔径，孔径分布范围十分宽广，所以没有筛分性能。 2、根据分子极性，不饱和度和极化率的选择吸附 分子筛对于极性分子和不饱和分子有很高的亲和力；在非极性分子中，

对于极化率在的分子有较高的选择吸附优势。此外，沸点越低的分子，越不易被分子筛所吸收。 分子筛的高效吸附特性： 分子筛对于H2O、NH3、H2S、CO2 等高分子极性具有很高的亲和力，特别是对于水，在低分压（甚至在133帕以下）或低浓度，高温（甚至在100℃以上）等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量。 1、低分压或低浓度下的吸附 在相对湿度30% 时分子筛的吸水量比硅胶,活性氧化铝都高。随着相对湿度的降低，分子筛的优越性越发显著，而硅胶，活性氧化铝随着湿度的增加，吸附量不断增加，在相对湿度很低时，它们的吸附量很少。2、高温吸附 分子筛是唯一可用的高温吸附剂。在100 ℃和1.3 %相对湿度时分子筛可吸附15%重量的水分,比相同条件下活性氧化铝的吸水量大10倍;而比硅胶大20倍以上。所以在较高的温度下，分子筛仍能吸附相当数量的水分，而活性氧化铝，特别是硅胶，大大丧失了吸附能力。 3、高速吸附 分子筛对像水等极性分子在分压或浓度很低时的吸附速率要远远超过硅胶，活性氧化铝。虽然在相对湿度很高时，硅胶的平衡吸水量要高于分子筛，但随着吸附质的线速度的提高，硅胶的吸水率越来越不如分子筛效率高。 分子筛的离子交换性 分子筛的一个重要性能是可以进行可逆的离子交换。通过这种交换，改进了分子筛的吸附和催化性能，从而获得了广泛的应用（如可用于软化水和废水处理）。

沸石与分子筛的区别讲解

沸石与分子筛的区别研究 摘要 随着天然与人工分子筛在化工行业的应用的推广，以及各方面的生产要求的提高，促使分子筛的研究成为当今的热门。作为初学者，本文主要围绕沸石、分子筛的不同应用分别从二者的概念、特征、结构、性能、用途等几个方面阐述分子筛与沸石的区别。 关键词沸石分子筛应用区别 一、简介 1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。虽然沸石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。人造沸石是：磺酸化聚苯乙烯；天然沸石：铝硅酸钠。沸石族矿物常见于喷出岩，特别是玄武岩的孔隙中，也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。浙江省缙云县为我国境内沸石储量最高的地区。 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的分 子尺寸大小（通常为0.3nm至2.0 nm）的 孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特 性。然而随着分子筛合成与应用研究的深

入，研究者发现了磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可达到2 nm以上，因此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，孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。由于具有较大的孔径，成为较大尺寸分子反应的良好载体，但介孔材料的孔壁为非晶态，致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水，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，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外，因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。目前分子筛在冶金，化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。 二，结构 沸石有很多种，已经发现的就有36种。它们的共同特点就是具有架状结构，就是说在它们的晶体内，分子像搭架子似地连在一起，中间形成很多空腔。因为在这些空腔里还存在很多水分子，因此它们是含水矿物。这些水分在遇到高温时会排出来，比如用火焰去烧时，

分子筛催化剂的解析

分子筛催化剂的解析 分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由 SiO4和AlO4四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。 沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。通常，天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。 1 分子筛的应用领域 沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程，还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域，并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。 分子筛主要应用品种有 3A、4A、5A 、13X以及以上述为基质的改性产品。 3A分子筛用途：各种液体(如乙醇)的干燥；空气的干燥；制冷剂的干燥；天然气、甲烷气的干燥；不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。 4A分子筛用途：空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥；氩气的制取和净化；药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥；油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。 5A分子筛用途：变压吸附；空气净化脱水和二氧化碳。 13X分子筛用途：空气分离装置中气体净化，脱除水和二氧化碳；天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫；一般气体深度干燥。 改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。 2分子筛催化剂的发展历史 分子筛的起源可追溯到1756年，首次在玄武岩的孔洞中发现了天然微孔硅铝酸盐，天然沸石。1840年，发现天然沸石具有可逆地吸水一脱水的性能，并且在加热过程中，它的透明度和结晶形状不发生变化。于是，天然沸石的微孔性及其在吸附、离子交换等方面的能引起了研究者的关注。1858年，根据泡沸石脱水晶体可以分离不同大小分子的性能，成功地实现了异构烷烃和正烷烃的分离。1925年，人们发现菱沸石能迅速吸附水、乙醇和甲酸蒸气，而基本上不吸收丙酮、乙醚和苯，再次证实了沸石的分子筛分作用。于是，沸石分子筛这一不仅代表其组成，而且代表着其作用的名称便产生了。研究者最初主要把沸石分子筛用作流体干燥和净化过程的吸附剂与干燥剂，后来也用于流体的分离。 20世纪50年代中期至80年代初期，是分子筛科研、应用及产业发展的全盛时期。1960年，提出了分子筛规整结构的“择形催化”概念，1962年，X型沸石分子筛首次用于催化裂化过程，此阶段发现的低、中硅铝比(SiO2／A1203≤10)的A型、X型、Y型、丝光沸石等称为第一代分子筛。 20世纪70年代，美国美孚石油公司开发的以ZSM一5为代表的高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛称为第二代分子筛。如ZSM一5、ZSM一11、ZSM一12等，这些高硅分子筛水热稳定性高，亲油疏水，绝大多数孔径在0．6nm左右，对甲醇及烃类转化反应有良好的活性及选择性，此类分子筛的开发，促进了分子筛及微孔化合物结构与性质的研究，也大大推动了分子筛应用方面的研究。 联碳(UCC)公司于80年代开发了非硅、铝骨架的磷铝系列分子筛联碳(UCC)公司于80

不同有机模板剂对合成Beta分子筛的影响研究

第48卷第4期 当 代 化 工 V ol.48，No.4 2019年4月 Contemporary Chemical Industry April ，2019 基金项目：国家自然科学基金项目，编号分别为：21776166, 21776167, 21805170，21276148。 收稿日期：2018-08-23 作者简介：尹晓燕（1973-），女，山东省淄博市人，讲师，博士研究生，2010年毕业于大连理工大学学校化学工程与技术专业，研究方向：分子 筛合成与应用。E-mail ：2355951199@https://www.sodocs.net/doc/0f4735341.html, 。 不同有机模板剂 对合成Beta 分子筛的影响研究 尹晓燕1，孙学义2 （1. 山东理工大学 化学化工学院， 山东 淄博 255000； 2. 中国化工集团 山东华星石油化工集团有限公司， 山东 东营 257335） 摘 要： Beta 沸石分子筛是一种在化工领域应用较为广泛的催化材料。目前制备出的Beta 沸石分子筛的粒径大多数是微米级，纳米级的制备研究相对薄弱。针对于此，采用单模板剂（TEAOH ）或添加第二模板剂，主要有聚乙烯醇（PV A ）、羧甲基纤维素钠（CMC ）以及三乙醇胺（TEOA ）来制备纳米级Beta 沸石分子筛，探索一条适合工业大规模生产的简单可行的制备路径。 关 键 词：Beta 分子筛；有机模板剂；分子筛合成 中图分类号：TQ 426 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2019）04-0670-04 Study on the Influence of Different Organic Template Agent on the Preparation of Zeolite Beta YIN Xiao-yan 1, SUN Xue-yi 2 （1. School of Chemistry and Chemical Engineering,Shandong University of Technology, Shandong Zibo 255000, China ； 2. Shandong Huaxing Petrochemical Group Co., Ltd. of China National Chemical Corporation, Shandong Dongying 257335, China ） Abstract : Zeolite Beta is a kind of catalytic material that is widely used in the chemical industry field. By now, the size of zeolite Beta is mostly microsize, but the nanosized zeolite Beta is hardly prepared. In this paper, TEAOH was used as the first organic template agent, and PV A, CMC or TEOA was used as the second organic template agent in the preparation of nanosized zeolite Beta. This research work is helpful to find a simple and feasible preparation process of zeolite Beta in large scale industrial level. Key words : zeolite Beta; organic template; zeolite synthesis Beta 沸石分子筛是一种高硅分子筛，其硅铝比可达到10-200。与其他微孔沸石分子筛相比， Beta 沸石分子筛具有一种独特的三维交错结构的十二元环通道体系，是唯一一种三维大孔十二元环孔结构的高硅分子筛[1]。因为Beta 沸石分子筛具有微孔结构较为有序、比表面积较大、热及水热稳定性较好等优点，从而成为石油化工领域应用较为广泛的催化剂之一，在异构化反应、醚化反应、烷基化反应、烯烃水合、烃类裂解、酯化反应等诸多催化领域表现出良好的催化活性与裂化产物选择性，且能够作为分离芳香烃的吸附剂[2-6]。 目前，制备Beta 沸石分子筛的主要方法是水热合成法，制备出的分子筛粒径大多数是微米级。微米级分子筛催化剂的弱点在于容易发生积碳现象，使得反应物和产物不易扩散出去，易堵塞分子筛，使分子筛失去活性。降低分子筛粒径可以有效提高其比表面积，提高催化活性和减少扩散路径，从而提高催化剂的抗积碳能力以及延长催化剂寿命[7,8]。 针对于此，本文的主要研究内容为尝试采用通过添加不同有机模板剂来制备纳米级Beta 沸石分子筛，采用的有机模板剂主要为四乙基氢氧化铵（TEAOH ），聚乙烯醇(PV A)，羧甲基纤维素钠(CMC)以及三乙醇胺（TEOA ），从而探索出一条适合工业大规模生产的简单可行的制备路径。 1 实验部分 1.1 化学试剂 纳米二氧化硅粉，偏铝酸钠、盐酸、四乙基氢氧化铵(TEAOH)、 聚乙烯醇(PV A)、羧甲基纤维素钠(CMC)、三乙醇胺(TEOA)等均为国产分析纯试剂。 1.2 Beta 分子筛的合成 合成溶液的初始原料摩尔比为：1SiO 2: 0.028Al 2O 3: 0.028Na 2O: 0.6TEAOH: 0.2HCl: 21H 2O 。首先，称取17.676 g 的TEAOH 于烧杯中，再称取0.348 g 的HCl 滴加入TEAOH 溶液中，并

分子筛的主要特性

分子筛的主要特性 今天小编来介绍一下分子筛的主要特性。让大家对分子筛的特性有一个全面的了解。 一、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) 二、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。 三、分子筛的特性 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。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑鳞·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、

c)分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积。其内表面可高于分子筛颗粒的外表面积的10000-100000倍。 （1）根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应 分子筛晶体具有蜂窝状的结构，晶体内的晶穴和孔道相互沟通，并且孔径大小均匀，固定（分子筛空腔直径一般在6—15埃之间），与通常分子的大小相当，只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附，而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道，则不被分子筛吸附。而硅胶，活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔径，孔径分布范围十分宽广，所以没有筛分性能。 （2）根据分子极性，不饱和度和极化率的选择吸附 分子筛对于极性分子和不饱和分子有很高的亲和力；在非极性分子中，对于极化率在的分子有较高的选择吸附优势。此外，沸点越低的分子，越不易被分子筛所吸附。 2、分子筛的高效吸附特性 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑鳞·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、

分子筛孔径与吸附物质的类型

分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，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，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。 气体行业常用的分子筛型号; A型:钾A(3A),钠A(4A),钙A(5A) X型:钙X(10X),钠X(13X) Y型:,钠Y,钙Y 分子筛吸湿能力极强,用于气体的纯化处理,保存时应避免直接暴露在空气中。存放时间较长并已经吸湿的分子筛使用前应进行再生。分子筛忌油和液态水。使用时应尽量避免与油及液态水接触。干燥器在8-12℃下工作，在加温至350℃下冲气再生。 其化学组成通式为：[M2(Ⅰ)M(Ⅱ)]O.Al2O3.nSiO2.mH2O式中M2(Ⅰ)和M(Ⅱ)分别为为一价和二价金属离子，多半是钠和钙，n称为沸石的硅铝比，硅主要来自于硅酸钠和硅胶，铝则来自于铝酸钠和Al(HO)3等，它们与氢氧化钠水溶液反应制得的胶体物，经干燥后便成沸石，一般n=2～10,m=0～9。 沸石的特点是具有分子筛的作用，它有均匀的孔径，如3A、4A、5A、10A细孔。有4A孔径的4A沸石可吸附甲烷、乙烷，而不吸附三个碳以上的正烷烃。它已广泛用于气体吸附分离、气体和液体干燥以及正异烷烃的分离。 3A分子筛 裂解气中一般含有400～700PPm的水份，这些水份在深冷分离操作时会结成冰，另外在高压和低温条件下，水还能与低碳烷烃（如：CH4、C2H6及C3H8等）生成白色结晶的烃水合物。而冰与烃水合物的晶体均可导致辞管道及设备堵塞，以至造成停车。因此，石油裂解气在深冷分离之前必须进行深度脱水干燥，使裂解气中的水含量降低到小于5PPm(即其露点低于-60℃)。目前国内处公认并普通采用的最为理想的深度干燥吸附剂为3A沸石分子筛。 不吸附较大的烃类分子（如：C2H6、C2H4、C3H8及C3H6等），因而可以避免烯烃化合物在分子筛孔道内部结焦，从而延长吸附剂的使用寿命。 3A分子筛的孔径是3A，主要用于吸附水，不吸附直径大于3A的任何分子。 4A分子筛 吸附水，甲醇、乙醇、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯，不吸附直径大于4A的任何分子(包括丙烷)，对水的选择吸附性能高于任何其他分子。是工业上用量最大的分子筛品种之一。主要用于氟里昂制冷剂的干燥及其它分子尺寸大于4.8A的物质的脱水干燥。 具体应用：空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥；氩气的制取和净化；药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥；油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。 5A分子筛. 5A制氧分子筛用途：用于空分制氧上做高效的氧氮分离吸附剂，其生产的氧纯度可根据需要控制在50～90%之间。 5A脱蜡分子筛：广泛用于石油化工、化工等脱蜡装置中。脱蜡后的油品质量具有低冰点的航空煤油的优良性能，分离出的石蜡可作为合成洗涤剂的化工原料。 13X分子筛：孔径为10A，吸附小于10A任何分子，可用于催化剂协载体、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氢气体共吸附，主要应用于医药和空气压缩系统的干燥，根据不同的应用有不同的专业品种，吸附重烃。

分子筛催化剂及其作用机理

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160[Å]3，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4Å，故称4A分子筛。若

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

分子筛 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。 一、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。 三、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。 c)分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积。其内表面可高于分子筛颗粒的外表面积的10000-100000倍。 1、根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应分子筛晶体具有蜂窝状的结构，晶体内的晶穴和孔道相互沟通，并且孔径大小均匀，固定（分子筛空腔直径一般在6—15埃之间），与通常分子的大小相当，只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附，而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道，则不被分子筛吸附。而硅胶，活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔