沸石分子筛-1

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1、沸石与新型分子筛材料1.引言•分子筛Molecularsieve定义：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特点：具有筛分大小不同的流体分子的能力•沸石Zeolite定义：沸石是具有四面体骨架结构的硅铝酸盐化学式：Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·H2O特点：筛分性能吸附性能离子交换性能Fig.PoresizedistributionofsixmaterialsbyBJHmethod1756年瑞典矿物学家Cronstedt发现天然硅铝酸盐矿物1840年Damour首先注意到沸石晶体具有可逆的吸脱水作用1858年Eichhorn发现天然沸石与土壤一

2、样有离子交换性质1862年St.Claire-Deville首次用水热方法合成了插晶菱沸石1930年Taylor和Pauling用X射线方法测定了第一个沸石晶体结构1932年McBain最早提出了“分子筛”这个专用名词20世纪3040年代英国科学家Barrer在沸石的吸附和水热合成方面进行了大量引人注目的开创性研究，对已知的沸石按其对不同尺寸分子分能力进行了系统的分类1948年Barrer首次报道了天然丝光沸石的人工合成19491954年间Milton和Breck研制了一系列有工业应用价值的沸石，称之为LindeA，X和Y型沸石•沸石分子筛的发展历史1959年UCC公司首次

3、推出名为Isosiv的正异构烷烃分离工艺1962年MobilOil公司将合成X型沸石用于制造催化裂化催化剂19671969年MobilOil公司发明了制备高硅和ZSM-5沸石的方法1982年Wilson等报道了AlPO4分子筛的研究，随后又介绍了与其相似的SAPO、MeAPO、MeAPSO、ElAPO、ElAPSO分子筛1983年Taramasso成功合成了钛硅分子筛，称为TS-11988年Davis成功合成了具有十八元环的VIP-5分子筛20世纪90年代Estermann和徐如人分别报道了两种新的具有二十元环的超大孔Cloverite和JDF-20分子筛1992年Kres

4、ge用表面活性剂合成了一系列全新的MCM介孔分子筛第一代分子筛：Si/Al10A型X型Y型L型型丝光沸石毛沸石特点：低、中硅铝比，笼状孔道结构为主第二代分子筛：高硅三维交叉直通道，以ZSM系列为代表意义：独特的孔径和孔道，异常显著的择形效果，使有机反应的分子工程设计成为可能第三代分子筛：非硅铝骨架的磷酸铝系列分子筛意义：其科学价值在于给人们以启示，根据结晶的化学原理和已知氧化物沸石的晶体化学知识，只要条件合适，其它非硅铝元素也可以形成具有类似硅铝分子筛的结构Table:Theclassificationanddesignationforthezeolites代表性沸石代号孔

5、道体系维数孔径/nmLindeALTA8-8-830.41菱沸石CHA8-8-830.380.38毛沸石ERI8-830.360.51ZSM-23MTT1010.450.52ZSM-481010.530.56镁碱沸石FER10-820.430.55ZSM-5MFI10-1030.530.56ZSM-11MEL10-1030.580.54ZSM-12MTW1210.550.59LindeLLTL1210.71丝光沸石MOR12-820.650.70菱钾沸石OFF12-8-830.67八面沸石FAU12-12-1230.74AlPO4-8AET1410.790.

6、87VPI-5VFI1811.21三叶沸石CLO20-20-2031.320.40JDF-2020-10-831.450.62•沸石分子筛的分类及代号Table:Common,tradeandpatentednamesofmaterialsassociatedwiththeMFItopologyAMS-1BTS-1AZ-1TSZBOR-CTSZ-IIIBoraliteCTZ-01EnciliteUSC-4FZ-1LZ-105USI-108NU-4ZBHNU-5ZKQ-1BZMQ-TBZSM-5Silicalite传统领域：(a)吸附材料：用于工业与环境上的分离、净化和干燥(

7、b)催化材料：用于石油加工、石油化工、煤化工、精细化工(c)离子交换材料：用于洗涤剂工业，矿厂与放射性废液及废物处理在高新技术和先进材料方面的应用：(a)微电子学中的微型器件：分子线路、光晶体管分子开关、传感器、光储存器等，大规模集成电路中具有低介电常数的多孔材料(b)染料-沸石材料复合体作为微型激光器(c)在生物和医药领域中应用于酶和蛋白质的固定和分离(d)细胞/DNA的分离以用于构建生物微芯片(e)用于新型储能材料(f)制备导电高分子材料(g)微反应器•用途和市场Table:Theglo