分子筛催化剂及其催化作用

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1、第四章各类催化剂及其催化作用1.酸碱催化剂及其催化作用2.分子筛催化剂及其催化作用3.金属催化剂及其催化作用4.金属氧化物硫化物及其催化作用5.络合催化剂及其催化作用沸石(zeolite)的晶体具有许多大小相同的空腔；空腔之间又有许多直径相同的微孔相连，形成均匀的、尺寸大小为分子直径数量级的孔道；因不同孔径的沸石就能筛分大小不一的分子，故又得名为分子筛(mo1ecularsieve)。沸石分子筛历史:1756年发现第一个天然沸石－辉沸石1954年沸石的人工合成工业化在化学工业中作为吸附剂，广泛用于干燥、净化、或分离

2、气体及液体。1960年代开始用作催化剂和催化剂载体常用的有A型、X型、Y型、M型和ZSM型等用研究工作者第一次发表提出的一个或者几个字母来命名。如A型、X型、Y型、ZSM型等；用离子交换法制得不同型号的分子筛，以离子命名如NaA(钠A)型、KA(钾A)型、CaA(钙A)型，商业上又用4A、3A、5A的牌号来表示。用相应的天然沸石矿物名称来命名，如M型又可称为丝光沸石型，Y型又可称为八面沸石型；当合成分子筛中Si和Al被其他原子取代时，就用取代原子命名，如P-L型就是磷原子取代了L型沸石分子筛中的部分Si。沸石分子筛

3、的命名沸石分子筛是结晶硅铝酸盐，其化学组成实验式可表示为：M2/nOAl2O3xSiO2yH2O式中，M为金属离子，人工合成时通常为Na开始；n为金属离子的价数，x为SiO2的分子数，也可称SiO2/Al2O3的摩尔比，俗称硅铝比；y为H2O分子的分子数。也用下式来表示：Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·zH2O式中x为铝氧四面体的数目，y为硅氧四面体的数目。由上式可以看出，每个铝原子和硅原子平均部有两个氧原子，如果M的化合价n＝1，则M的原子数等于铝原子数，如果n＝2，则M的原于数只是铝原子数的一半

4、。沸石分子筛的结构在化学组成和结构上的不同；而化学组成上最主要的差别则是硅铝比不同各种沸石分子筛的区别沸石分子筛的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，它们通过氧桥相互联结沸石分子筛构成硅氧四面体和铝氧四面体之间的连接沸石分子筛构成√√×硅氧四面体和铝氧四面体，它们通过氧桥相互联结成环环上每一个顶点表示一个硅铝氧四面体（硅铝原子在顶点，氧原子在棱上）。沸石分子筛构成各种环连接成笼(cage)沸石分子筛构成各种笼(cage)的分类：笼有多种多样，如六方柱笼、α笼、β笼、γ笼（立方体笼）、八面沸石笼等。沸石分子筛构成γ

5、笼六方棱柱笼八角棱柱笼晶穴：沸石分子筛的各种笼叫做晶穴。主晶穴：沸石中有效体积最大的叫主晶穴.晶孔：晶穴与外部或者晶穴之间互相联通的部位.主晶孔：开孔直径最大的晶孔叫主晶孔.孔道：由晶穴和晶孔构成的通道.主孔道：主晶穴和主晶孔构成的通道.晶穴、晶孔和孔道β笼（方钠石笼）－削角八面体：方钠石的主晶穴可以看作为在离八面体每个顶角1/3处削去六个角而形成的。晶穴、晶孔和孔道由6个四元环、8个六元环组成的14面体，有24个顶点(即24个硅铝原子)。笼的有效直径为6.6Å，空腔体积160Å3，最大孔口为六圆环，其孔口最大直径

6、2.8Å，只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入.削角八面体笼.β笼（方钠石笼sodalitecage）－方钠石的主晶穴晶穴、晶孔和孔道α笼：A沸石的主晶穴12个四圆环、8个六圆环和6个八圆环组成的二十六面体α笼平均直径11.4Å，空腔体积760Å3α笼最大孔窗口是8圆环空口，直径4.1Å晶穴、晶孔和孔道八面沸石笼（超笼SuperCage）：X、Y沸石主晶穴八面沸石由18个四元环、4个六元环和4个十二元环所构成，有48个顶角。其空穴的最大直径为12.5Å，体积850Å3，入口孔穴十二元环的直径为8Å—9Å，这是主

7、孔道。晶穴、晶孔和孔道分子筛的结构构型各种环的尺寸（最大尺寸和有效尺寸）：环四元环五元环六元环八元环十元环十二元环有效直径[1]Å约1.01.52.24.26.38.0-9.0最大直径[2]Å1.551.482.84.56.38.0－9.0参考文献：1黄仲涛编，《工业催化》第二版，化工出版社，20062大连化物所编，《沸石分子筛》，科学出版社，1975分子筛的结构构型不同沸石中八员环的尺寸：分子筛的结构构型骨架：笼的6个四元环通过氧桥相互联结（联结处形成笼）主晶穴（孔穴）：8个笼和12个笼围成一个笼，（最

8、大窗孔：八元环，孔径4.2Å）A型分子筛注意：“笼”不是“晶胞”单胞组成：Na96[Al96Si96O384]·216H2O笼平均含：Na12[Al12Si12O48]·27H2O12个Na+分布:8个分布在笼的8个六元环上4个分布在4个八元环上5A：CaA型,沸石上70%Na+被Ca2+交换3A：KA,型沸石上70%Na+被K+交换A型分子筛（NaA，