各类催化剂及催化作用

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1、分子筛催化剂半导体氧化物上的化学吸附固体酸碱催化剂金属催化剂及催化作用第三章各类催化剂及催化作用工业催化原理1分子筛催化剂沸石分子筛的结构特点沸石分子筛的酸、碱催化性能及其调变概述及发展史分子筛择型催化性质新型磷酸铝分子筛ALPO4工业催化原理2一、概述1、 沸石：自然界存在的类似粘土的硅铝酸盐2、 沸石特点：白色（通常）[浅粉、棕红、黄色或绿色]玻璃光泽，粒度0.5～10µm硬度：中等（3～5）[金刚石？10]比重：2.0～2.5第三节分子筛催化剂工业催化原理3由SiO4和AlO4四面体骨架共享氧原子而交联，形成多孔骨架结构孔道大小均一无毒无味，无腐蚀性不溶于水和有机溶剂，溶于强酸、强碱沸石

2、中由于AlO4四面体有过剩负电荷，由Na+、K+、Ca2+、Sr2+、Ba2+离子中和沸石的孔有效直径由这些正离子大小和所在晶格的位置决定工业催化原理44、 分类立体笼形结构：菱沸石、方沸石层状结构：片沸石纤维状结构：钠沸石、钙沸石3、 沸石存在形式喷出岩、沉积岩、变质岩、热液矿床、近代温泉沉积中目前发现四十多种工业催化原理5人工合成结晶的硅铝酸盐。已有一百多种化学组成Mex/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH2OMe—金属阳离子n—金属阳离子价数x—铝氧四面体的数目y—硅氧四面体的数目z—水合水分子数5、 分子筛工业催化原理6常见形式A型、X型、Y型、M型、ZSM-5型等命名：研究者发明

3、所用符号A型、X型、M型、ZK-5型等离子交换，冠原型号所交换的离子元素CaA、HY、NH4Y等工业催化原理7化学组成标明交换度Na12Al12Si12O4827H2OCa4Na8Al12Si12O4827H2OA型分子筛中，33%Na被Ca交换在型号前冠以分子筛孔径大小。4ANa12AL12Si12O4627H2O孔径4Å5A70%Na被Ca交换孔径5Å3A66%Na被K交换孔径6Å工业催化原理8相应天然沸石矿物名称丝光沸石分子筛方沸石分子筛Si、Al被其它原子取代，前加取代原子元素符号和连字符P～LP取代L型分子筛中部分SiK22[（AlO2）34（SiO2）25(PO2)13]42H2O

4、工业催化原理91、 五十年代——沸石干燥剂：产品含水可脱到1—10ppm净化剂：天然气、裂解气脱H2S、CO2比硅胶净化度提高10～20倍烃类分离：脱蜡：异构烷中分离正构烷从混合二甲苯中分离对二甲苯（KBaY分子筛）二、发展史工业催化原理102、六十年代——人工合成工业催化剂Y型分子筛：人工合成沸石分子筛主要应用领域：催化裂化、加氢裂化、催化重整、芳烃及烷烃异构化、烷基化过程、歧化过程等工业催化原理113、七十年代——工艺路线、产品质量改进ZSM—5型高硅分子筛～防结焦Si/Al高50以上，为交叉通道，使Cat更具有选择性及催化活性更强，抗毒化及产品选择更有利，提高反应速率。（改变工艺路线，采

5、用一步合成等过程）例：甲苯乙烯烷基化生产对甲乙苯的反应。脱氢后甲基苯乙烯是优良的高分子材料工业催化原理124、八十年代——AlPO4磷酸铝分子筛第三代新型分子筛在原有的Si、Al分子筛基础上又引入P元素已超过二百种骨架，二十四种不同结构（已鉴定出）性能特点：①为强吸水性，超过碳氢化合物②做载体③与加氢组分一起使用，有利于重质油的深加工工业催化原理135、九十年代以来AlPO4系列的开发及应用领域的研究现有分子筛催化剂进一步改性抗中毒、择型、抗磨损、防结焦、耐高温引入更多金属助剂，使其使用性能更广改进Cat，使其在石化行业有更高的选择性、活性开辟新的使用领域等工业催化原理14结构单元逐级堆砌而成

6、1、基本结构单元以Si和Al原子为中心的正四面体SiO4，AlO4三、分子筛沸石的结构特点工业催化原理152、环结构硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥形成环的元数四元环五元环六元环八元环十元环十二元环最大直径Å1.151.62.84.56.38.0多元环最大直径工业催化原理16二级结构通过氧桥相互联结，形成三维空间的多面体结构四方体笼3、笼结构①六个四元环组成②是组成A型和P型沸石的骨架工业催化原理17六方棱柱笼①二个六元环；六个四元环组成②可组成八面沸石、菱沸石、毛沸石…八角柱笼①二个八元环，八个四元环②组成方碱沸石工业催化原理18γ笼①3个八元环，2个六元环，9个四元环组成的十四面体结构②可组

7、成钠菱沸石、菱钾沸石③笼腔直径6.0×7.4Åβ笼（又称削角八面体）①8个六元环，6个四元环，组成的十四面体②可构成A型、X型、Y型沸石③笼腔直径6.6Å，有效体积160Å3工业催化原理19空腔6个八元环，8个六元环和12个四元环组成的十六面体是A型的主晶穴②空腔体积760Å3笼的平均直径11.4Å最大孔口八元环4.2Åα笼工业催化原理20八面沸石笼①空腔4个十二元环，4个六元环，18个四元环组成