最新6-2多孔材料的合成化学课件PPT.ppt

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1、6-2多孔材料的合成化学内容简介第1节多孔材料（porpousmaterial）与它的分类第2节沸石（zeolite）类材料及其结构特征第3节沸石类型材料的合成第4节生成机理与基本合成规律第5节微孔材料合成新进展和特殊合成方法第1节多孔材料与它的分类1.多孔材料的分类2.鉴定方法3.无定形、次晶、晶体材料的特征4.常见的多孔无机材料5.常用的多孔无机材料制备方法3.无定形、次晶、晶体材料的特征：无定形材料：缺少长程有序、孔道不规则，孔径大小不均一且分布很宽。次晶材料：含有许多小的有序区域，但孔径分布也较宽。晶体材料：孔径大

2、小均一且分布很窄，孔道形状和孔径尺寸能通过选择不同的结构来很好地得到控制。4.常见的孔结构材料常见的无定形孔结构材料：有硅胶、氧化铝胶、交联粘土、层柱状结构材料、活性炭分子筛等。常见的晶体材料：有沸石、分子筛、类沸石材料、氧化硅等介孔材料、氧化硅等大孔材料。5.常用的多孔无机材料制备方法：①沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出来生成有孔材料；②水热晶化法，如沸石的制备；③热分解方法，通过加热除去可挥发组分生成多孔材料；④有选择性的溶解掉部分组分；⑤在制造形体（薄膜、片、球块等）过程中生成多孔（二次孔）。第2节沸石类材料及其结构特

3、征1.沸石与分子筛2.沸石和分子筛的性质3.沸石与分子筛的骨架结构4.晶体结构的非完美性5.分类15.2.1沸石与分子筛1.沸石（zeolite）沸石是最为人知的微孔材料家族。天然沸石很早以前（1756年）就被发现。自20世纪40年代第一个人造沸石出现之后，沸石在石油工业催化剂的应用激励和促进着合成方面的研究。在许多活跃的研究领域中，新材料的合成和它们的生成机理研究一直是崇高而重要的课题。沸石及有关材料的合成进展很快，每年都有新的结构和新的材料被发现。这方面的研究不但是出于学术兴趣，而且也是由于不断发现新应用的促进作用。2

4、.分子筛分子筛是以选择性吸附为特征的。分子筛一词是为描述一类具有选择性吸附性质的材料，McBain于1932年提出的（可以是结晶的也可以是无定形的），当时，只有两类分子筛材料是已知的：天然沸石和活性炭。后来，又有多种分子筛材料被发现，包括硅酸盐、磷酸盐、氧化物等。3.沸石的命名天然沸石的矿物名称多与发现地和发现者有关，而人工合成的沸石常以发现者的工作单位来命名，如ZSM代表ZeoliteSoconyMobile。沸石类化合物包括天然和人工合成的已超过600种，而且还在增加。国际沸石学会（IZA）根据IUPAC的命名原则，给

5、每个确定的骨架结构赋予一个代码（由三个英文字母组成），例如FAU代表八面沸石，MFI代表ZSM-5。相同的结构可以有不同的化学组成，例如X型沸石（低硅八面沸石）、Y型沸石（高硅八面沸石）和SAPO-37（磷酸硅铝分子筛）具有完全不同的组成，但它们具有相同的FAU结构。15.2.2沸石和分子筛的性质1.沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂，由于其规则有序的结构．沸石的各种性质在很大程度上是可预测的。2.沸石不同于其它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性质：（1）骨架组成的可调变性；（2）非常高的表面积和吸附容量；（3

6、）吸附性质能被控制，可从亲水性到疏水性；（4）酸性或其它活性中心的强度和浓度能被调整；（5）孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸（5～12Å）范围之内；（6）孔腔内可以有较强的电场存在；（7）复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、反应物或中间物有形状选择性，避免副反应；（8）阳离于的可交换性；（9）分子筛性质，沸石分离混合物可以基于它们的分子大小、形状、极性、不饱和度等；（10）良好的热稳定性和水热稳定性，多数沸石的热稳定性可超过500℃；（11）较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境中有较高的稳定性，而富硅沸石在酸性介质

7、中有较高的稳定性；（12）沸石很容易再生，如加热或减压除去吸附的分子，离子交换除去阳离子。15.2.3沸石与分子筛的骨架结构1.（1）沸石具有三维空旷骨架结构，骨架是由硅氧四面体[SiO4]4-和铝氧四面体[AlO4]5-通过共用氧原子连接而成，它们被统称为TO4四面体（基本结构单元）。所有TO4四面体通过共享氧原子连接成多元环和笼，被称之为次级结构单元（SBU）。这些次级结构单元组成沸石的三维骨架结构，骨架中由环组成的孔道是沸石的最主要结构特征。（2）在骨架中硅氧四面体是中性的，而铝氧四面体则带有负电荷，骨架的负电荷由阳

8、离子来平衡。骨架中空部分（就是分子筛的孔道和笼）可由阳离子、水或其它客体分子占据，这些阳离子和客体分子是可以移动的，阳离子可以被其它阳离于所交换。分子筛骨架的硅原子与铝原于的摩尔比例常常被简称为硅铝比（Si／Al，有时也用SiO2／Al2O3表示)。（3）笼的构成：一个骨架结构能够看成是由一个或多个SB