(中國粉體技術網/三水)沸石分子篩是一類具有規整微孔孔道結構的結晶態硅鋁酸鹽材料,典型的沸石結構特征如圖1所示。沸石分子篩可分為天然沸石和人工沸石,迄今為止,己有206種拓撲結構的沸石被合成和發現,其中包括40多種天然沸石,其他的均為人工沸石。沸石孔道的半徑取決于構成孔道的T原子所連接成環狀的窗口,因此,根據沸石分子蹄的孔道大小,可將沸石分子蹄分為以下幾類(1)小孔沸石,由四元、六元或九元環組成,孔徑大小約為0.3-0.45nm;(2)中孔沸石,由十元環組成,孔徑大小約為0.45-0.60nm;(3)大孔沸石,由十二環組成,孔徑大小約為0.6-0.8nm;(4)超大孔沸石,由十四元、十六元、十八元、二十四元或二十六元環組成,孔徑大小約為0.8-2.5nm。

圖1 典型的沸石LEV,BEA和MFI的結構示意圖
沸石分子篩具有獨特、規整的晶體結構,其中的每一類都有一定尺寸、形狀的孔道結構,較大的比表面積,大部分種類的沸石分子篩表面有較強的酸中心,同時晶內有強大的靜電場和極性作用,這些特性使之成為一類性能優異的固體酸催化劑,具有獨特的“擇形催化”功能以及強的吸附分離性能。
沸石分子篩的合成研究經歷了三個主要的發展階段,即七十年代 ZSM-5的合成、八十年代 AlPO4-n 系列分子篩的合成和九十年代M41S中孔硅膠的合成,從而把分子篩的結構從微孔擴展到了中孔,骨架化學組成從硅酸鋁擴展到了含有各種雜原子的硅鋁酸鹽、磷酸鋁及磷鋁酸鹽,其結構至少超過120多種,應用涉及從石油加工到精細化工的各個方面。目前,沸石分子篩已經不只局限于用作酸催化或金屬-酸雙功能催化劑,在堿催化、選擇氧化和不對稱催化合成等領域亦已嶄露頭角,更令人鼓舞的是分子篩作為一種具有納米級尺寸窗口、孔道和孔籠的新型固體材料,在分子電子學、非線性光學、化學傳感器和高能電池等領域正在醞釀著新的突破。
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