催化化学作业综述

《催化化学作业综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、纳米沸石分子筛的研究进展专业：化学工程学号：MZ12430姓名：刘亭亭摘要：该文主要介绍分子筛的定义、特点和分类以及纳米沸石分子筛的发展、合成方法及其应用。关键词：纳米沸石、分子筛纳米沸石，不仅沸石孔道缩短、外露孔口增多、外比表面积增大而使沸石具备了常规沸石所不具有的一些特殊性能，而且使沸石具有了双孔隙性，尤其是当沸石晶粒小至纳米量级时，其粒间孔隙也将减小至介孔量级。此时，可利用沸石的双孔隙性能实现对大分子的催化转化。但是，纳米尺度的分子筛由于其胶体特性而难以过滤，在应用时会带来很多操作上的困难。因此将纳

2、米沸石进行组装，在催化活性上保持纳米沸石的特点，同时又能解决一定的分离问题，是当前材料研究的一个重点。狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0.3～2.0nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性。然而随着分子筛合成与应用研究的深入，研究者发现了磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可达到2nm以上，因此分子筛按骨架元

3、素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛；按孔道大小划分，孔道尺寸小于2nm、2～50nm和大于50nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。由于具有较大的孔径，成为较大尺寸分子反应的良好载体，但介孔材料的孔壁为非晶态，致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水，水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子

4、吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。目前分子筛在冶金、化工、电子、石油化工、天然气等工业中广泛使用。按照孔径大小分类，分子筛可以分为微孔分子筛（<2nm）、介孔分子筛（2～50nm）和大孔分子筛（>50nm）。微孔分子筛有许多优异的性能，例如择形选择性、离子交换性、扩散与吸附性、催化活性及它们在主客体组装化学中发挥的作用都取决于它们独特的微孔结构特征。分子筛

5、吸湿能力极强,用于气体的纯化处理,保存时应避免直接暴露在空气中。存放时间较长并已经吸湿的分子筛使用前应进行再生。分子筛忌油和液态水。使用时应尽量避免与油及液态水接触。工业生产中干燥处理的气体有：空气、氢气、氧气、氮气、氩气等。用两只吸附干燥器并联，一只工作，同时另一只可以进行再生处理。相互交替工作和再生，以保证设备连续运行。干燥器在8-12℃下工作，在加温至350℃下充气再生。不同规格的分子筛再生温度略有不同。分子筛对某些有机气相反应具有良好的催化作用。分子筛有天然沸石和合成沸石两种。①天然沸石大部分由火

6、山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。目前已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床，日本是天然沸石开采量最大的国家。②因天然沸石受资源限制，从20世纪50年代开始，大量采用合成沸石。截止到2010年4月，分子筛的骨架结构类型一共有182种。表1-1中列举了一部分常见分子筛的结构类型，其中S代表硅（锗）酸盐，P代表磷（砷）酸盐，S/P代表两者同构的骨架类型。每种骨架类型以3个

7、大写字母组成的编码表示，编码通常是根据材料类型的名字衍生而来，只是描述和定义共享顶点的四面体原子所形成的骨架。1纳米沸石分子筛的发展沸石分子筛以其大比表面积、高水热稳定性、丰富均一的微孔、良好的离子交换性能以及丰富可调的表面性质引起了人们极大的研究兴趣。目前，沸石类材料己作为催化剂、吸附剂、离子交换剂和多种新型功能材料在石油化工、精细化工和环境保护等重要领域得到广泛应用[1]。然而，在许多情况下，随着精细化工反应中大分子及液相反应的增多，传统尺寸的沸石材料由于其孔道狭窄，扩散阻力较大，许多精细化学品和中间

8、体分子太大而无法进入沸石孔道内，不能达到预期的催化效果或甚至不能反应；此外，尽管有些反应中沸石分子筛的孔径超出反应物和产物的分子尺寸，但由于扩散问题的存在，沸石分子筛仍然很难达到高效利用。同样，当反应物和产物远小于微孔孔径时，也不能被用来研究沸石催化剂的全部催化性能。因而，改善分子筛的可接触性是提高沸石分子筛催化性能的研究重点[2-4]。而小晶粒的沸石，不仅具有较大的外比表面积和较高的晶内扩散速率，反应物分子易于到达催化活性位