《沸石分子筛》PPT课件

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1、2.沸石分子筛的结构2.1沸石的结构：•沸石晶胞的化学式：Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]H2OMx/n：阳离子，保持晶体的电中性(AlO2)x(SiO2)y：沸石晶体的骨架，具有不同形状的孔和孔道H2O：化学吸附和物理吸附的水分子，物理吸附的水分子在一定的条件下可发生可逆的吸附和脱附沸石的初级结构单元PBU•四面体结构Tetrahedron：硅氧四面体和铝氧四面体相互联结时遵守如下规则：(a)四面体中的每个氧原子都是共用的(b)相邻的两个四面体之间只能共用一个氧原子(c)两个铝氧四面体不直接相联•多元环Ring:沸石的次级结构单元SBU

2、Table:Aperturesformedbyringsoftetrahedrafoundinzeolitestructures多元环最大自由直径/nm40.1650.1560.2880.43100.63120.80181.50Fig.Some8-ringconformationsforhydratedformszeoliteszeoliteAchabaziteerioniteahypotheticalcubiczeolitegemlinitelevynite•笼Cage：三维空间的多面体，是构成沸石分子筛的主要结构单元•特征结构:笼形结构单元，三维空

3、间的多面体，根据确定它们多面体面的n元环来描述。不同的分子筛骨架会含有相同的笼形结构单元，即同一笼形结构单元通过不同的连接方式会形成不同的骨架结构类型链状结构单元和层状结构单元Fig.TheframeworkofmordeniteFig.TheframeworkofZSM-52.2几种重要的沸石的骨架结构：•A型沸石(LTA):理想晶胞组成：Na96[Al96Si96O384]216H2O基本组成单元：含192个正四面体，相当于8个笼，分别位于立方体的顶点上，以四元环通过TOT键相互联结，围成一个26面体笼，即笼孔道：互相垂直的三维孔道体系，

4、主孔道为八元环，直径约0.42nm，笼的最大直径为1.14nm阳离子分布：A型沸石晶胞中每个笼有12个Na+离子，其中8个分布在六元环附近，4个分布在3个八元环附近。阳离子的改变，会使孔道直径发生变化，KA：0.3nmNaA：0.4nmCaA：0.5nm水分子：A型沸石晶胞中的水分子处于笼和笼中，在笼中，水分子与沸石骨架表面的氧原子形成氢键，而在笼中，水分子几乎是以液体状态的方式存在Si/Al：A型沸石的Si/Al=1:1•X型沸石、Y型沸石和八面沸石(FAU):理想晶胞组成：X型Na86[Al86Si106O384]264H2OY型Na

5、56[Al56Si136O384]264H2O基本结构单元：8个笼，按金刚石晶体方式排列，金刚石结构中每个碳原子由笼替代，相邻的笼通过六元环以TOT键相互联结，围成一个26面体笼，即八面沸石笼，或称超笼孔道：与金刚石晶体结构类似的三维孔道体系，主孔道为十二元环，孔口直径约0.70.8nm，八面沸石笼的最大直径为1.18nm阳离子分布：一般分布在比较确定的位置，影响因素有吸附的水分子，沸石表面的OH基团，阳离子的种类Si/Al：X型沸石的Si/Al=1.1~1.5，Y型沸石的Si/Al>1.5位置名称数目在结构中的位置S116六方柱笼中心

6、S232笼中，距六方柱笼的六元环中心约0.1nmS332笼中，距八面沸石笼的六元环中心约0.1nmS432八面沸石笼中，距S3所指的六元环中心约0.1nmS516十二元环中心U8笼中心SIII48广义指八面沸石笼壁附近的位置Table:ThecationsitesandtheirdesignationinX,Y,andfaujasite•丝光沸石(MOR)：理想晶胞组成：Na8[Al8Si40O96]24H2O结构特征：以五元环为其结构特征，由五元环和四元环组成的链状结构围成八元环和十二元环的层状结构。许多这样的层叠起来形成丝光沸石，但每层上的

7、原子并不在一个平面上，而且层与层之间也不是正对着的，相互之间有一定的位移孔道：丝光沸石的主孔道为椭圆形的十二元环直筒形孔道，孔径约为0.650.70nm，主孔道之间有八元环孔道，八元环孔道尺寸为0.260.57nm，丝光沸石的孔道体系是二维的阳离子分布：丝光沸石的晶胞中有8个阳离子，4个位于主孔道周围的八元环孔道中，另外4个位置不固定Si/Al：丝光沸石的Si/Al约为10•ZSM-5(MFI)：理想晶胞组成：Nan[AlnSi96-nO192]16H2O结构特点：由8个五元环组成的结构单元通过共边联结成链状结构，然后扩展成层状，许多这样的层叠起

8、来形成ZSM-5沸石孔道：ZSM-5的主孔道窗口为十元环，孔道体系是三维的，骨架中平行于c轴方