沸石分子筛研究进展-吉冲

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1、沸石分子筛的研究进展摘要：从1756年人们第一次发现天然沸石到现在，各种沸石分了筛因其可预测的高效的分子筛分功能、离子交换性、吸附性和催化性等众多优异性能，从而在农业、建材、化工、环保、能源、医药以及新材料筹众多领域有着广泛的现实应用和巨大的应用潜力。正因为如此,对沸石分子筛的结构、性能与开发应用至今仍是人们研究的重点和热点。本文介绍了沸石分子筛的种类、结构和性能，讨论了沸石分子筛的合成工艺，综述了沸石分子筛的应用研究进展。关键词：沸石，分子筛，合成，应用尽管天然沸石很早就被发现，但直至19世纪中，

2、人们对天然沸石的微孔性质及其吸附、离子交换等方而的性能有了进一步的认识。在沸石分子筛的应用方而，1883年Eichhorn首先观察副沸石的离子交换性并进行了应用。1925年Weigel和Steinhe发现菱沸石脱水后,能强烈吸附水和乙醇，而对乙醍、丙酮和苯等都完全不吸附。20世纪40年代，以BarrerRM为首的沸石化学家，才成功地模仿天然沸石的生成环境，在水热条件下合成首批低硅铝比的沸石分子筛，为20世纪直至21世纪分子筛工业与科学的人踏步发展奠定了科学的基础。1954年第一次人工合成沸石分子筛催

3、化剂并作为吸附剂而商品化。20世纪50年代人们先后合成了A型、X型和Y型分子筛等多种型号的分子筛。随着人们对分子筛催化剂的不断加深，美国联合碳化学公司（UCC）开发出合成沸石分了筛，继而，美国Mobil公司的研究人员开发出由ZeolitesSoconyMobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分了筛催化剂，并形成工业化规模牛产。沸石分子筛分为天然沸石与合成沸石。因为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。本文介绍了沸石分子筛的结构与性能。针对现有沸石分子筛合成工艺，对合成沸石分

4、子筛的方法和工艺进行了综述。介绍了沸石分子筛的应用进展。1沸石分子筛的结构与性能1.1沸石分子筛的结构沸石分子筛是一类具有多孔道结构和独特品体化学性质的含水架状硅铝酸盐材料。构成沸石骨架的最基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体。其中Si或Al位于四而体的中心，分别与氧键合，氧位于四面体各顶点。硅（铝）氧四面体通过其顶点的氧相互联结起來，就形成沸石分子筛的骨架。沸石骨架屮的硅（铝）氧四面体从特定平面上来看，构成环状四面体基团，称为多元环。硅（铝）氧四面体多元环进一步通过桥氧在空间相互联结，形成了构造更

5、加复朵、内部具有许多排列整齐的孔穴与通道的非常空旷的空间肯架。其内部孔穴与通道被阳离子和水所充填。沸石分子筛的这种空间结构特点，就是其具有各种独特的物理化学性质的根木原因。沸石分了筛具冇均匀的内部微孔结构，使其具备良好的筛分功能。它冇比较大的孔穴体积，沸石骨架结构空旷，规整空腔极为发冇，其孔穴体积通常占总体积的40%〜50%。因为沸石分子筛孔穴度可达40%〜50%,故其比表面积很大。由于沸石内部空腔中存在可交换的阳离子，它们可以通过通道移动，故其呈现离子电导性。另外绝大多数沸石分子筛都具有良好的热稳

6、定性和化学稳定性。硅氧四面体立体图（•表示硅，O表示氧）9严I硅氧四面体（平面图）图1.1构成沸石分了筛的一级结构口4o85B4-44-14-16-66-14-4-18-85-25-36-25-1Spiro-5图1.2构成沸石分子筛的二级结构0.57nmx0.61nmFaujasite9XandY图1.3沸石分子筛的结构SodaliteUnitA%TetrahedraPentasilUnit1.2沸石分子筛的性能可逆阳离子交换性是沸石分子筛的重耍性能，也是其获得广泛应用的重耍原因。利用该性能可以在适

7、当条件下通过阳离了交换技术，调节沸石晶体内部电场、冇效孔径以及表面酸性等,从而进行沸石改性，改善其吸附与催化性能。还可以利用这种性能完成介孔材料的合成与组装，在新材料新技术领域获得应用。沸石分子筛表面的路易斯中心极性很强，沸石小的笼或通道的尺寸很小，使得其中的引力场很强。因此，其对吸附质分子的吸附能力远超过其他类型的吸附剂。因其具有吸附量大、高效吸附、选择性吸附的特点，在化工生产中物料的干燥和分离得到了广泛应用。沸石作为一类具冇规整孔道结构、巨大内表面积、较强静电力场的无机多孔矿物，对于许多反应都具

8、有催化活性，而且其适应反应温度和酸碱度的范围很宽，不仅口身为有效的催化剂，还是理想的催化剂载体，具有广泛的工业应用。特別是在石油化工领域，包括催化裂化、加氮裂化、催化重整、界构化及烷基化等石油粕炼反应。由于分子筛具有均匀孔道、比较大的比表面积、可用于吸附、组装、筛分分子等特性，所以利用沸石分了筛进行纳米组装及制备复合材料也是近年來的研究热点乙一。并在功能材料，生物医药领域已经取得了一些喜人成绩。2沸石分子筛的合成方法尽管早在1756年瑞典科学家Cronstedt就发现