高岭土上原位晶化沸石分子筛ZSM-5的分析

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2、表面性质可调等优越性能而被广泛地应用于催化、吸附、离子交换和新型功能材料等领域。目前沸石分子筛在石油炼制、石油化工、化学工业、冶金工业、电子工业、国防工业、医药、轻工业、农药、环保等部门以及现代科学技术研究中应用越来越广泛。纳米分子筛是指尺寸在lnm到100nm之间的分子筛，它属于无机非金属纳米材料。除在石油裂化催化中扮演重要角色外，在其它领域如吸附、分离等也有长足的发展，同时由于其纳米粒子特有的量子尺寸效应，沸石分子筛又步入了光电材料的行列。1．1．2沸石分子筛的结构构成硅铝沸石分子筛骨架的最基本结构单元是硅氧四面体(Si04)和铝氧四面体(A104)，在磷酸铝分子筛中

3、，则为磷氧四面体(P04)．这些四面体是构成沸石的最基本结构单元，它们之间通过氧桥相互连接构成各种形式的环，如四元环、六元环、八元环等。这些多元环进行排列组合便构成了沸石的骨架结构，在这个结构中，有效体积最大的晶穴称为该类沸石的主晶穴，以方钠石为例，它的主晶穴为p笼，由六元环和四元环组成。这些多元环都可看作分子筛的晶孔，它是晶穴与外部或与其它晶穴相通的部位。主晶穴与主晶穴之间相通的部位，是围成主晶穴的最大多元环，称为主晶孔，方钠石的主晶孔为六元环。各种离子及流体分子能否进入沸石晶体的内部，是由主晶孔的有效孔径来决定的，孔道窗口一般是6～12元环，孔径在O．3～1．Om。分

4、子筛孔道体系可以是一维、塑型兰丝．!丝查兰一一一二维、三维，也可以形成笼状结构。在沸石的晶穴和晶孔中，有金属阳离子和水存在，所有的阳离子都占据在一定的位置，其周围有一定数量的水分子配位，同时阳离子还与沸石骨架上的氧原子也结合着，它可被其它阳离子交换，交换后沸石的孔径发生变化。沸石中的水以氢键与骨架氧结合，在大晶穴沸石中，除紧邻骨架氧原子的水以外，都没有固定的位置。沸石的化学组成可以表示为：【M2(I)，M(II)】O‘A1203’nSi02-mH20其中M2(I)和M(II)分别表示一价和二价的金属离子，n表示沸石的硅铝比，范围：n～m，m表示沸石所含结晶水的数量。1．1

5、．3沸石分子筛的性质沸石分子筛由于其独特规整的晶体结构决定了它具有独特的择形吸附选择性和择形催化选择性以及特殊的离子交换选择性。沸石晶体内的强大库仑场和极性作用以及高的酸性，形成了沸石强的吸附能力和高效的碳离子型催化活性。1．1．3：1沸石分子筛的物理性质孔径：沸石具有大量均匀微孔，孔径与一般物质的分子大小的数量级相当。沸石的孔径是非常均匀的t．，．晶穴体积：占总体积的40％～50％。表面积：沸石具有很大的表面积，这些表面积主要存在于晶穴内部，外表面占总的表面积的1％左右。当沸石尺寸降到纳米级时，沸石的晶间孔在总的孔道中占很大比重，其孔径大于沸石内部孔道，所以纳米沸石的表

6、面积很大比例是由晶间孔提供的。密度：含水沸石的密度范围一般为20～23克／毫升，沸石的密度与沸石的结构和阳离子有关，随阳离子的分子量增加而增加。比热：合成沸石的平均比热为O．2J僭‘℃。稳定性：在600～70∥c的温度下晶体结构不发生变化，可在高温下使用：但当粒径降到纳米级时，其水热稳定性降低；若分子筛的si，Al比提高，则分子筛的水热稳定性能提高。电导性：沸石呈现出一种离子型的电导性，这是由于阳离子通过孔道移动所致。一般来说，沸石晶体的电导活化能和电导率较其它晶体的大。却蚋凡学硬}。学位论x1．1．3．2沸石分子筛的化学性质(1)离子交换性质沸石与某种金属盐的水溶液相接

7、触时，溶液中的金属阳离子可以进入沸石中，而沸石中的阳离子可被交换下来进入溶液中。这种离子交换过程可用下面通式表示：A+z一+B+一B+Z‘+A+，式中z为沸石的阴离子骨架，A+为交换前沸石中含有的阳离子，B+为水溶液中金属阳离子。(2)吸附性质由于沸石晶穴内部有强大的库仑场和极性作用，而晶穴又不会宽到使流体分子能够避免晶格中场的作用，所以脱水沸石中，使气体液化的趋势更为增强。因此，沸石作为吸附剂不仅具有筛分分子的作用，而且和其它类型吸附剂相比，即使在较高的温度较低吸附质分压下，仍有较高的吸附性。(3)催化性质阴离子骨架结构与催