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分子筛结构类型以及用途

分子筛结构类型以及用途

    分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力),其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场,对极性分子(如水)和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。分子筛的孔径分布非常均一,只有分子直径小于孔穴直径的物质才可能进入分子筛的晶穴内部。
    分子筛主要是由氧化钠(Na2O)、氧化铝(A1203)和氧化硅(SiO2)组成的。一般分类根据分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔数之比(即硅铝比)确定。A型分子筛的硅铝比为2,X型的硅铝比为2.5,Y型的硅铝比为5,丝光沸石的硅铝比为10。一般情况下分子筛并非很纯,所以硅铝比在一定范围内变化,X型为2~3,Y型为3~6,丝光沸石为9~12。交换阳离子的能力主要取决于二氧化硅的含量。分子筛中的钠离子被其它金属离子所取代,也能改变分子筛的型号,例如,13X型分子筛中的钠离子被钙离子取代一部分后可变为10X型分子筛;4A型分子筛中钠离子被钙取代后,可变为5A型分子筛。
    从结构上分类,沸石骨架中硅氧四面体和铝氧四面体的数量以及连接方式的不同可以形成不同种类的沸石,现有的沸石(包括天然沸石和人工合成沸石)大约有一百余种。工业生产上常见的主要有 LTA 型(A)、FAU 型(包括 X,Y)、β型和 MFI 型等。
    MFI 型分子筛是非常重要的一类沸石,通常被称为 ZSM-5,如果沸石晶体骨架中的不含有铝原子,完全由硅氧四面体构成,则称为 Si-ZSM-5 。上个世纪70年代某公司首先合成出了这种结构的沸石,取名为ZSM-5。ZSM-5 沸石出现后,由于其独特的孔道结构、良好的耐温性以及优良的离子交换性能,很快在催化、吸附等领域得到了广泛的应用,并成为上世纪末沸石研究的主流。
    MFI属斜方晶系,晶格三轴长各为:a=20.1A、b=19.9A、c=13.4A。MFI型分子筛具有优良的孔道结构,它有两种相互交联的孔道体系,一是b轴方向的直线形孔道,孔径尺寸为0.53×0.56nm,一是a轴方向的正弦形孔道,孔径尺寸0.51×0.55nm。

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