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1、多级孔道分子筛材料多级孔道分子筛材料微孔沸石分子筛简介微孔沸石分子筛简介2介孔分子筛介孔分子筛3多级孔道分子筛多级孔道分子筛4 根据根据IUPACIUPAC（国际纯化学与应用化学联合（国际纯化学与应用化学联合会）对无机孔性材料的分类：会）对无机孔性材料的分类：微孔材料：孔径小于微孔材料：孔径小于2nm2nm；介孔材料：孔径在介孔材料：孔径在2-50nm2-50nm之间；之间；大孔材料：孔径大于大孔材料：孔径大于50nm50nm。1.微孔沸石分子筛简介微孔沸石分子筛简介1.1 沸石：最早是指天然的微孔硅铝酸盐。其化学沸石：最早是指天然的微孔硅铝酸盐。其化学组成可表示为：组成可表示为： M(),M
2、()OM(),M()OAlAl2 2O O3 3nSiOnSiO2 2mHmH2 2O O式中M()和和M()表示一价和二价金属离子表示一价和二价金属离子 n表示硅铝比表示硅铝比 m表示结晶水的数量表示结晶水的数量 2020世纪世纪5050年代开始，开始进行沸石人工合成的年代开始，开始进行沸石人工合成的研究，即沸石分子筛。研究，即沸石分子筛。1.2 1.2 沸石分子筛的结构沸石分子筛的结构分子筛的结构可分为三个层次：分子筛的结构可分为三个层次：1.1.初级结构单元：由初级结构单元：由SiSi和和O O或或AlAl和和O O构成的硅氧构成的硅氧四面体或铝氧四面体。四面体或铝氧四面体。2. 2.
3、次级结构单元：由初级结构单元通过共享氧次级结构单元：由初级结构单元通过共享氧 原子组成的多元环原子组成的多元环(a(a)(b(b)3. 3. 笼形结构单元：由多元环围成的立体机构。笼形结构单元：由多元环围成的立体机构。 笼形结构单元通过连接便形成了沸石分子笼形结构单元通过连接便形成了沸石分子筛骨架结构。筛骨架结构。 从整体来看，沸石分子筛是具有多重孔道结从整体来看，沸石分子筛是具有多重孔道结构的无机材料。比如构的无机材料。比如ZSM-5具有直形孔道和之字具有直形孔道和之字形孔道，而形孔道，而ZSM-11只具有直形孔道。只具有直形孔道。1.3 1.3 沸石分子筛的合成方法沸石分子筛的合成方法水热
4、合成法：将硅源、铝源、模板剂和溶剂水热合成法：将硅源、铝源、模板剂和溶剂等按照一定配比配好，然后经陈化、结晶、等按照一定配比配好，然后经陈化、结晶、过滤、洗涤、干燥和焙烧等步骤，最重得到过滤、洗涤、干燥和焙烧等步骤，最重得到特定孔道结构的沸石分子筛。特定孔道结构的沸石分子筛。1.4 1.4 沸石分子筛的催化作用沸石分子筛的催化作用1. 1. 沸石分子筛具有强酸性。可用于石油工业沸石分子筛具有强酸性。可用于石油工业的催化裂化、烷基化、甲烷化、异构化等。的催化裂化、烷基化、甲烷化、异构化等。2. 2. 引入金属杂原子，可以改变分子筛的催化引入金属杂原子，可以改变分子筛的催化性能。比如钛硅分子筛性能
5、。比如钛硅分子筛TS-1TS-1。在分子筛骨架内。在分子筛骨架内引入金属钛后，使其在双氧水氧化体系中具有引入金属钛后，使其在双氧水氧化体系中具有优异的性能。优异的性能。3. 3. 择性催化。包括反应物择性催化；产物择择性催化。包括反应物择性催化；产物择性催化和约束过渡态则行催化。性催化和约束过渡态则行催化。择性催化示意图择性催化示意图2. 2. 介孔分子筛介孔分子筛 微孔沸石分子筛具有较好的催化性能，微孔沸石分子筛具有较好的催化性能，但由于孔径大小的限制，对于大分子反应但由于孔径大小的限制，对于大分子反应无法应用。无法应用。水热合成法水热合成法 介孔分子筛的水热合成与微孔沸石分介孔分子筛的水热
6、合成与微孔沸石分子筛类似，只是所选用的模板剂不同。子筛类似，只是所选用的模板剂不同。2.1 2.1 介孔分子筛的合成方法介孔分子筛的合成方法 与微孔沸石分子筛相比，介孔分子筛与微孔沸石分子筛相比，介孔分子筛具有较好的扩散性能，适用与较大分子的具有较好的扩散性能，适用与较大分子的反应。但是由于介孔分子筛孔壁较薄，而反应。但是由于介孔分子筛孔壁较薄，而且为无定形态，所以其水热稳定性较差。且为无定形态，所以其水热稳定性较差。 为了弥补两种分子筛各自的不足，如为了弥补两种分子筛各自的不足，如果能将两种分子筛结合到一起，就可以得果能将两种分子筛结合到一起，就可以得到更加让人满意的催化剂。到更加让人满意的
7、催化剂。3. 3. 多级孔道分子筛材料多级孔道分子筛材料1. 1. 对微孔沸石分子筛进行酸碱处理对微孔沸石分子筛进行酸碱处理3.1 3.1 合成方法合成方法（a a）为处理前）为处理前 （b b）为处理后）为处理后2. 2. 双模板剂分步水热合成双模板剂分步水热合成 先合成微孔分子筛，在其还为完全先合成微孔分子筛，在其还为完全结晶时，加入介孔分子筛的模板剂，然结晶时，加入介孔分子筛的模板剂，然后进一步结晶。后进一步结晶。 多级孔道分子筛材料同时具有微多级孔道分子筛材料同时具有微孔分子筛和介孔分子筛优点，具有很孔分子筛和介孔分子筛优点，具有很高的酸性、水热稳定性及多级孔道结高的酸性、水热稳定性及多级孔道结构，同时具有很好的择形性能和传质构，同时具有很好的择形性能和传质能力。有望在重油裂化、大分子催化能力。有望在重油裂化、大分子催化等领域中发挥重要的作用。等领域中发挥重要的作用。
