钛硅分子筛的研究毕业论文

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1、钛硅分子筛的研究毕业论文第一章文献综述及选题1.1沸石分子筛1.1.1沸石分子筛简介1756年，瑞典一位矿物学家A.F.Cronstedt发现在加热一种晶体矿物时熔融和沸腾的现象发生，便把这种矿物叫做沸石(zeolite)[1]。沸石分子筛是一族具有四面体结构的多孔结晶形硅铝酸盐的总称。“分子筛”故名词义是一种在分子水平上能够筛分物质的多孔材料，它包括沸石分子筛、磷酸铝分子筛和介孔材料，是很重要的催化剂(催化剂载体)、吸附剂和离子交换剂。根据国际标准命名(IUPAC)[2]对多孔材料的划分，将分子筛按其孔径尺寸分为三类，即孔径

2、小于2纳米的为微孔分子筛(micropore)，孔径介于2-50纳米之间的为介孔分子筛(mesopore)，孔径大于50纳米的为大孔分子筛(macropore)。1.1.2沸石分子筛的晶体结构铝氧四面体(AlO4)和硅氧四面体(SiO4)是构成硅铝沸石分子筛骨架的最基本结构单元。由于Al是正三价的，即铝氧四面体带有一个负电荷，因此需要有带正电荷的阳离子来中和其电负性，从而使整个骨架呈电中性。骨架中氧原子把硅氧四面体和铝氧四面体连接起来，即相邻的铝氧四面体(AlO4)和硅氧四面体(SiO4)共用同一个氧原子，该氧原子被称为氧桥。

3、氧桥把铝氧四面体(AlO4)和硅氧四面体(SiO4)连接成环，环上的四面体再通过氧桥互相连接，从而构成了三维骨架的孔穴(笼或空腔)。因此，分子筛的结构可以从三个层次来表述：第一个结构层次即为构成分子筛骨架的硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(AlO454)；第二个结构层次即四面体通过氧桥相互连接的环，环可以大小不同，按成环的氧原子数划分，有五元环、六元环、十元环、十八元环等。环是分子筛的通道孔口，可以对通过的分子起到筛分作用；第三个结构层次即氧环通过氧桥互相联结形成具有三维空间的多面体。多面体中有中空的笼，笼是分子筛结构的重要

4、特征。各种多元环在三维空间相互联结，可形成更复杂的、中空的多面体，这些多面体再进一步排列，即构成沸石的骨架结构。因此，这样的硅(铝)氧骨架结构是非常空旷的，具有许多排列整齐的晶穴、晶孔和孔道。金属阳离子就存在其中，水分子更是充满整个空旷的骨架。其它阳离子可以把沸石中的阳离子交换出来，从而决定了沸石分子筛的离子交换性能。通过加热沸石分子筛可以把其中的水脱去，硅(铝)氧骨架也可在一定条件下发生变化(例如部分脱铝等)。沸石的这些结构特点，正是它具有各种特性的内在原因[3]。1.2钛硅分子筛1.2.1钛硅分子筛简介自1983年，Tar

5、amasso及其合作者首次成功地合成了含钛的分子筛催化剂TS-1后，含钛分子筛的合成及应用研究受到人们广泛重视。钛硅分子筛，其特征在于该分子筛具有由两套十元环孔道和一套九元环孔道交错组成的三维孔道结构，它的第一套大体平行的孔道由四配位原子组成的十元环构成；第二套孔道也是由四配位原子组成的十元环构成，并与第一套孔道相互垂直交错；第三套孔道与第一、第二套孔道交错，并由四配位原子组成的九员环构成。1.2.2钛硅分子筛的结构及性质研究表明，钛硅分子筛中的骨架钛为完美的四面体结构[TiO4]，它随机地分布在分子筛骨架中，Ti-O键长为0

6、.180～0.181nm。Ti进入分子筛骨架改变了单元晶胞的参数。研究发现，晶胞常数与骨架钛(而不是非骨架钛)的含量呈线形关系。除了骨架Ti的环境和状态外，金属杂质、非骨架TiO2和分子筛的酸性等对该分子筛的催化活性及选择性都有显著影响。1.2.3钛硅分子筛的应用进展54钛硅分子筛不仅机械、热和辐照稳定性高，而且具有均一的离子交换位置和微孔结构，特别适合于分离微量的、化学性质相似的元素。钛硅分子筛在有机化合物氧化反应中的作用是众所周知的，由于分子筛具有规整的孔道结构和较大的比表面积等特点，在分子筛骨架中引入具有氧化还原能力的杂

7、原子，以制备新型的催化氧化催化剂，可用于有机分子的选择性氧化，尤其是在温和条件下有H2O2参与的选择性氧化，目前研究较多的有苯和苯酚的轻基化、烯烃的环氧化、环己酮的氨氧化等。钛硅分子筛是近几年来分子筛科学中发展最快的领域之一。1.3ETS-4分子筛的简介及发展（包括离子交换方面）1.3.1ETS-4分子筛的简介1990年Kuznicki首次制备了一种全新的小孔钛硅分子筛EngelhardTitanosilicalite4(简称ETS-4)。ETS-4具有[010]方向的一维孔道体系由于ETS-4的骨架可通过升高温度使骨架系统失

8、水缩合生成，使分子筛晶体内部有效孔径(0.3~0.4nm)大小可调，赋予了ETS-4分子筛独一无二的特点，ETS-4结构中包含有O-Ti-O-Ti-O链，这些链具有量子阻隔效应，可以作为一维的单原子量子线，这使得ETS-4分子筛可能在非线性光学、化学传感器以及光化学中得以应用