沸石结构的表征

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1、沸石结构的表征主要参考文献1.Molecularsieves—ScienceandTechnology,H.G.Karge,J.Weitkamp,19982.原位技术在催化研究中的应用，辛勤主编，1992年。考虑一种沸石样品是否可以采用之前，必须对它进行表征以决定取舍。至于对沸石的哪些性质需要表征，就要看它的用途而决定。例如A沸石主要用于洗涤剂助剂，它的晶体形貌和晶粒大小最为要紧；Y沸石主要用于催化裂化催化剂，其酸性和稳定性是第一位的；ZSM-5沸石是择形催化剂，其孔径和晶粒大小至关重要。沸石结构及结构缺陷Ｘ射线衍射技术（XRD）是测定沸石晶体结构

2、最有效的工具。国际沸石协会下属的结构委员会编写出版的《CollectionofsimulatedXRDpowderpatternsforzeolites》收集了所有已知结构的沸石的衍射图谱和晶体数据，相当于沸石结构的指纹图；粉末衍射图还可以提供沸石相的纯度及其结晶度，定性检测沸石材料。另一本书《Atlasofzeolitestructuretypes》提供了沸石的立体结构图和孔道截面图。将样品的XRD谱与已知标准谱相比较，如果发现多了或少了一些衍射峰，就说明样品中存在着其它晶相或者不具有预期的结构。使用XRD方法能鉴定沸石结构与型号，判定存在着单一

3、还是混合晶相，检查是否有其它元素进入结构骨架位上，确定样品的结晶度。如何用XRD检测沸石沸石合成之后一般首先用XRD表征，使用2值为5o～40o之间的衍射数据，因为表征沸石结构的最强峰通常在此范围内。常用XRD检测沸石的条件：voltage/current:40KV/100mA,stepwidth:0.02deg.Presenttime:0.1sec;slits:DS/SS1degRS0.3mm2:4-64deg.要注意，有时沸石的XRD谱峰位置符合某一已知结构，却会由于孔道中的有机模板剂被脱除或高硅样品中孔道里阳离子的变化、阳离子交换或迁移、

4、在Ｘ射线样品架中的大晶体有择优的取向，以及杂原子进入骨架等原因，而使其强度与文献不符合。XRD技术测定沸石的结晶度沸石结晶度通常采用样品XRD谱中大约八个谱峰的强度之和进行定量测定，所挑选的谱峰应受样品水合度的影响很小，而且很少受其他因素影响。例如八面沸石通常选用2值为15.4o，8.4o，23.3o，25.6o，30.8o，31.4o及34.0o的谱峰；对ZSM-5沸石则选用2值为22.5o～24o之间的四个谱峰即可，采用下式计算：相对结晶度（％）＝未知样品峰强度之和/标准样品峰强度之和XRDpatternsofNaY八面沸石的XRD数据ZS

5、M-5沸石的XRD谱ZSM-5沸石的XRD数据AlPO4-5分子筛可以由23种模版剂合成出,但是具有相同的XRD特征d(A)I11.81006.84115.93284.50664.24633.97943.43373.08212.97222.60192.4013当样品晶粒大于0.3微米时，可用峰高当作峰的强度(用于计算客体的分散度).晶粒变小会导致XRD变宽，因而衍射峰宽度可提供沸石样品平均粒大小的信息。衍射峰半高宽（Ｂ）和晶粒大小（ｄ）有如下的关系式：d(nm)=0.9/Bcos用SEM和TEM都可以直接测定沸石晶体的形貌和大小，高分辨率电镜还

6、能直接观察堆垛层错缺陷，即XRD不能测知的、沸石晶体结构形成过程中的缺陷及／或板块缺陷。4A沸石的SEM照片AlPO4-5的SEM谱沿001方向用400kV拍摄的L沸石HRTEM谱，由于转角原因在（A）10o、（B）4o、（C）32.2o和（D）30o处重叠而形成波纹。NaY沸石的高分辨率电镜谱ZSM-5沸石的HRTEM谱,图中的附图是真实衍射点ZSM-5沸石的高分辨率电镜谱以及对应的结构示意图沸石晶体内还存在着三种羟基缺陷（1）末端硅羟基，存在于沸石晶体的外表面。（2）硅羟基对，由沸石中的Si-O-Si键水解后断裂生成。（3）羟基空穴，脱铝过程

7、中沸石结构中脱除一个T原子如铝原子，形成羟基空穴(hydroxylnest)。这些硅羟基可以用红外光谱及核磁共振谱鉴别。红外光谱中的3710cm-1处的谱带吸收值与沸石的羟基空穴浓度成正比，利用3710cm-1处的吸收值能够定量测定沸石结构中的羟基空穴含量。上述三类硅羟基也可以用29SiCP-MASNMR测定，由它们和三甲基氯硅烷作用后所得到的不同产物而能够分别检测其浓度。图中上部曲线中的点是数据测试点,而曲线是用最小方差法计算所得到的.中部的竖线标记着2角度;底下的曲线是实际测定线和理论计算的差谱线.中子衍射技术研究实例实验中发现C2HCl3、

8、C2Cl4和苯在硅沸石-1上的等温吸附线分别呈现0、1和2个“台阶”（见左图C2HCl3（298K）、C2Cl4（298K