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沸石分子筛课件.pptx

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1目录第一章????分子筛的分类与结构第二章????分子筛的合成(héchéng)第三章????分子筛的性能和改性第四章????分子筛在催化领域的应用第五章分子筛在其它领域的应用第1页/共34页第一页,共35页。

21.1引言(yǐnyán)90%的化工反应用到催化剂。催化剂分为金属催化剂、金属氧(硫)化物催化剂、酸碱催化剂、络和催化剂、酶催化剂等。分子筛属于(shǔyú)酸碱催化剂,是其中重要的一类。第2页/共34页第二页,共35页。

3沸石,是含水的晶体(jīngtǐ)硅铝酸盐,分为A、X、Y、M、ZSM-5等。广义的分子筛多孔玻璃炭分子筛层状硅酸盐沸石磷酸铝分子筛,顾名思义,是一种筛分分子的材料。之所以能筛分分子,是由于这种材料具有奇妙(qímiào)的孔道结构。第3页/共34页第三页,共35页。

4古代人类(rénlèi)发现某些天然矿物加热时脱水,像沸腾一样,因此命名为沸石。天然沸石约40种,可用于土壤改良,在一定程度上可以分离气体、液体,但资源有限,且含杂质多,难以在工业上大规模应用。——合成沸石合成与天然沸石相似的沸石:M、八面沸石、方沸石。第4页/共34页第四页,共35页。

5合成(héchéng)自然界没有的沸石:A,X,Y,ZSM-5,ZSM-11等。1980年后,将杂原子引入沸石,TS-1,VS-1,ZnZSM-5等。1990年后,MCM-41、MCM-48、HMS、SBA-15类中孔分子筛出现,孔径1.6~10.0nm。第5页/共34页第五页,共35页。

6沸石用途(yòngtú)吸附剂、干燥剂洗涤(xǐdí)助剂土壤改良催化剂(包括载体)全世界人工合成沸石100万吨/年,20%作为催化剂,但沸石销售额13亿美元/年,催化剂占7.5亿美元/年,经济效益和社会效益显著。第6页/共34页第六页,共35页。

71.2沸石分子筛的分类(fēnlèi)与组成组成通式(tōngshì):M(n/2)O·Al2O3·xSiO2·yH2O其中,M—金属原子;n—金属原子价数MxDy(Al(x+2y)Sin-(x+2y)O2n)·mH2O其中,M—1价阳离子;D--2价阳离子阳离子:常见为Na+,可交换成其它型。第7页/共34页第七页,共35页。

8硅铝比——SiO2/Al2O3,影响(yǐngxiǎng)沸石的酸性、热稳定性。沸石AXYMZSMSiO2/Al2O322.2~3.03.1~5.09~11>12~30第8页/共34页第八页,共35页。

91.3沸石分子筛的结构(jiégòu)

1.3.1结构(jiégòu)单元初级结构单元:TO4,T=Si,Al,P,Ga…(硅氧四面体、铝氧四面体等)AlO4带负电,需要带正电(zhèngdiàn)的M+来平衡第9页/共34页第九页,共35页。

10次级结构单元:TO4通过氧桥相连,形成(xíngchéng)各种环?第10页/共34页第十页,共35页。

11TO4-→环-→笼(晶穴)

?第11页/共34页第十一页,共35页。

12α笼(二十六面体笼)第12页/共34页第十二页,共35页。

13β笼(十四面体笼)第13页/共34页第十三页,共35页。

14TO4→环→笼(晶穴)→孔道(kǒngdào)第14页/共34页第十四页,共35页。

15晶孔——晶穴与外部其它晶穴

相通(xiāngtōng)的部位主晶孔——最大孔径的晶孔,决定各种分子能否进入。理论上,只有动力学直径小于主晶孔的分子才能进入分子筛孔道。(沸石骨架(gǔjià)与分子非刚性,动力学直径比孔径大0.1nm的分子可进入)第15页/共34页第十五页,共35页。

16孔道(kǒngdào)结构对吸附性能、催化性能有

重要影响,eg.影响抗结焦性能。三维孔道沸石A,X,Y,ZSM-5二维孔道沸石M,镁碱一维孔道沸石L,ZSM-23,方沸石,ZSM-48第16页/共34页第十六页,共35页。

171.3.2ZSM-5?

基本(jīběn)结构单元:五元环

五元环-→链-→沸石骨架第17页/共34页第十七页,共35页。

18主孔道:三维,直线形和正弦(zhèngxián)形相交叉第18页/共34页第十八页,共35页。

19孔径(kǒngjìng):十元环

直线形孔道0.51×0.55nm,

正弦形孔道0.53×0.56nm第19页/共34页第十九页,共35页。

20ZSM-5晶胞(jīnɡbāo)组成

Nan·Aln·Si96-n·O192·16H2OZSM系列:Mobil公司(ɡōnɡsī)70年代开发,已有47种,eg

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