一种具有多孔结构的玻璃纤维骨架分子筛纸及其制备方法_CN109647328A

分子筛的合成

分子筛的合成、表征及性能研究姓名好班级：好学号：好 2014年01月11日

一、实验设计思路二、实验目的 1.了解分子筛的主要特点和用途； 2.了解水热法的主要特点和一些基本实验操作； 3.掌握X 射线衍射表征方法的原理及实验操作； 4.掌握氮气吸附法测多孔材料孔结构参数的原理及操作； 5.掌握沸石分子筛化学组成的测定方法； 6.通过比较、分析不同类型分子筛在离子交换、吸附性能上的差异。三、实验原理分子筛材料，广义上指结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔径小的分子进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分；狭义上分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成。分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛。按孔道大小划分，小于2 nm 称为微孔分子筛，2～50 nm 称为介孔分子筛，大于50 nm 称为大孔分子筛。按照分子筛中硅铝比的不同，可以分为A 型(1.5～2.0)，X 型(2.1～3.0)，Y 型(3.1～6.0)，丝光沸石(9～11)，高硅型沸石(如ZSM －5)等，其通式为：MO.Al2O3.xSiO2.yH2O ，其中M 代表K 、Na 、Ca 等。商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如3A 型、4A 型、5A 型分子筛等。4A 型即孔径约为4A ；含Na+的A 型分子筛记作Na-A,若其中Na+被K+置换,孔径约为3A ，即为3A 型分子筛；如Na-A 中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,孔径约为5A ，即为5A 型分子筛。X 型分子筛称为 13X （又称Na-X 型）分子筛；用Ca2+交换13X 分子筛中的Na+，形成孔径为9A 的分子筛晶体，称为10X （又称Ca-X 型）分子筛。 A 型分子筛结构，类似于NaCl 的立方晶系结构，如将NaCl 晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来，就会得到A 型分子筛的晶体结构；X 型和Y 型合成材料组成、结构性能硅铝比结构导向剂介孔分子筛 A 型沸石分子筛X 型 Y 型氧化硅介孔 M m/2O ·Al 2O 3·nSiO 2·xH 2O 微孔大分子吸附小分子吸附离子交换

材料化学作业1

1.材料中的结合键有哪几种？它们对材料的特性有何影响？答：一、材料中的结合键有离子键，共价键，金属键，分子键和氢键。具体如下：㈠、离子键离子键是由正负电荷的相互吸引造成的。例如，钠原子的价轨道中有一个电子，它很容易将外层电子释放而成为带正电的离子。同样，氯原子容易接受一个电子进入它们的价轨道直至达到八个电子而成为带负电的离子。既然带负电和带正电的材料之间总存在静电引力，那么在带不同电荷的相邻离子间就形成了键。离子键的特点是与正离子相邻的是负离子，与负离子相邻的是正离子。㈡、共价键共价键是一种强吸引力的结合键。当两个相同原子或性质相近的原子接近时，价电子不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结合，形成共价键。共价键使原子间有很强的吸引力，这一点在金刚石中很明显，金刚石是自然界中最硬的材料，而且它完全是由碳原子组成。每个碳原子有四个价电子，这些价电子与邻近原子共用，形成完全由价电子对结合而成的三维点阵。这些三维点阵使金刚石具有很高的硬度和熔点。㈢、金属键金属是由金属键结合而成的，它具有同非金属完全不同的特性。金属原子的外层电子少，容易失去。当金属原子相互靠近时，这些外层原子就脱离原子，成为自由电子，为整个金属所共有，自由电子在金属内部运动，形成电子气。这种由自由电子与金属正离子之间的结合方式称为金属键。㈣、分子键分子键又叫范德瓦尔斯键，是最弱的一种结合键。它是靠原子各自内部电子分布不均匀产生较弱的静电引力，称为范德瓦尔斯力，由这种分子力结合起来的键叫做分子键。㈤、氢键

另一种范德瓦尔斯力实际上是极性分子的一种特殊情况。C-H、O-H或N-H键端部暴露的质子是没有电子屏蔽的，所以，这个正电荷可以吸引相邻分子的价电子，于是形成了一种库仑型的键，称为氢键，氢键是所有范德瓦尔斯键中最强的。氢键最典型的例子是水，一个水分子中氢质子吸引相邻分子中氧的孤对电子，氢键使水成为所有低分子量物质中沸点最高的物质。二、结合键对材料性能的影响㈠、金属材料金属材料的结合键主要是金属键。由于自由电子的存在，当金属受到外加电场作用时，其内部的自由电子将沿电场方向作定向运动，形成电子流，所以金属具有良好的导电性；金属除依靠正离子的振动传递热能外，自由电子的运动也能传递热能，所以金属的导热性好；随着金属温度的升高，正离子的热振动加剧，使自由电子的定向运动阻力增加，电阻升高，所以金属具有正的电阻温度系数；当金属的两部分发生相对位移时，金属的正离子仍然保持金属键，所以具有良好的变形能力；自由电子可以吸收光的能量，因而金属不透明；而所吸收的能量在电子回复到原来状态时产生辐射，使金属具有光泽。金属中也有共价键（如灰锡）和离子键（如金属间化合物Mg3Sb2）。㈡、陶瓷材料简单说来，陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物，其结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键。离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性，所以陶瓷材料通常具有极高的熔点和硬度，但同时陶瓷材料的脆性也很大。㈢、高分子材料高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键。其中，组成分子的结合键是共价键和氢键，而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱，但由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能。 2．介绍贮氢合金类别，并说明其贮氢、释氢化学过程答：自20世纪60年代二元金属氢化物问世以来，人们从未停止过新型贮氢合金的研究与发展，为满足各种性能的要求，已在二元合金的基础上，开发出三元、四元、五元、乃至多元合金。但不论哪种合金，都离不开A、B两种

【开题报告】类分子筛型有机金属框架材料的制备和结构研究

开题报告应用化学类分子筛型有机金属框架材料的制备和结构研究一、选题的背景与意义材料是人类生活的物质基础，与能源、信息并列为现代科学技术的三大支柱.自MOFs材料成为研究热点以来，各研究小组在对不同的构件分子进行组合构建新的MOFs晶体方面的工作富有成效，极大地丰富了络合聚合物的结构数据，但这种材料最引人注目的特性—孔及表面性质的可调控性及其对其各种应用特性，如分子识别、择形催化、择形吸附、渗流特性等所能带来的影响方面的研究还不够。研究构件分子结构对其聚集体结构及相关性能的影响规律，以期达到设计并合成具有预定的结构、组成、性质与功能的材料一直是材料制备与设计领域的挑战。利用有机分子与金属离子间的vander Waals力、氢键和金属—配体络合作用组装形成—有机金属框架新材料(MOFs)，已成为通过分子设计成就材料功能的途径。[1,3]借用生物大分子，如蛋白质、核酸的空间结构层次的相关概念，可将金属—有机骨架的结构层次分为构件分子、一级结构(即构件分子的连接方式)、二级结构等层次。有机金属框架的构件分子为金属离子(簇)和有机配体；维系MOFs构件分子与金属离子间的作用力有vander Waals力、氢键和金属—配体络合作用，这使得MOFs稳定性一般较沸石低。但YaghiOM及其同事的工作”’已证明稳定MOFs 可通过设计和运用在合成过程中结构完整性和刚性均保持不变构件分子来实现。因此多采用苯多羧酸类、环烷烃多羧酸类、大环类多齿有机配体，通过金属—配体螯合作用成为合成稳定MOFs成为一种被广泛运用的策略，可在一定程度保持这类材料孔度的持久稳定性和避免在没有客体分子情况下的骨架塌陷。人们对类分子筛型框架有极大的兴趣是由于它的四面体节点独特的结构和内在联系的无数孔隙系统的应用潜力。[4.7]然而，应用范围受限于如何构造复杂的具有超大空腔/ 接口和/或间歇性框架内有机功能团的类分子筛框架。8当前对MOFs构件分子的设计、构建稳定多孔的新MOFs方面进行了卓有成效的工作，极大地丰富了络合聚合物的结构数据。正上所述，国内外众多研究小组都在积极的从事这一材料的合成规律的摸索，骨架结构的设计以及性质的开发与应用，并取得了令人瞩目的研究结果。如Eddaoudi小组也通过设计四节点的次级结构单元来构筑分子筛拓扑结构的金属-有机骨架化合物；2 2009年，Yaghi小组以化合物(Zn4O)3(BDC-NH2)3(BTB)4为底物，经过2-吡啶甲醛(2-pyridinecarboxaldehyde)，PdCl2 (CH3CN)2的两次修饰，得到了功能化的同构金属-有机骨架化合物。他们从不同角度出发，通过设计合成新配体，采用新方法，合成了很多结构新颖、性能良好的有机金属骨架化合物材料，为认识其合成规律奠定了良好的基础。 ZMOFs在拓扑结构上类似于纯无机分子筛，在水介质中表现为带负电荷和具有稳定的化学性质，与典型MOFs有共同之处，具有吸附，分离，催化等多孔材料共有的性质。1而相比于传统的无机分子筛，ZMOFs具有的超大空腔结构让其具有了更大应用领域，因为金属(金属簇)、有机配体的引入将赋

分子筛的结构应用说明

1.分子筛的概念分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为 Mx/n ?ZH2O 式中M是金属阳离子，n是它的价数，x是AlO2的分子数，y是SiO2分子数，Z是水分子数，因为AlO2带负电荷，金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。当金属离子的化合价n = 1时，M的原子数等于Al的原子数；若n = 2，M的原子数为Al原子数的一半。常用的分子筛主要有：方钠型沸石，如A型分子筛；八面型沸石，如X-型，Y-型分子筛；丝光型沸石（-M型）；高硅型沸石，如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性，且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的，也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用，尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。 2.分子筛的结构特征（1）四个方面、三种层次：分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4），它们构成分子筛的骨架。相邻的四面体由氧桥连结成环。环是分子筛结构的第二个层次，按成环的氧原子数划分，有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。环是分子筛的通道孔口，对通过分子起着筛分作用。氧环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的多面体。各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。多面体有中空的笼，笼是分子筛结构的重要特征。笼分为α笼，八面沸石笼，β笼和γ笼等。（2）分子筛的笼： α笼：是A型分子筛骨架结构的主要孔穴，它是由12个四元环，8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。笼的平均孔径为1.14nm，空腔体积为7603。α笼的最大窗孔为八元环，孔径0.41nm。八面沸石笼：是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴，由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体，笼的平均孔径为1.25nm，空腔体积为8503。最大孔窗为十二元环，孔径0.74nm。八面沸石笼也称超笼。 β笼：主要用于构成A型、X-型和Y型分子筛的骨架结构，是最重要的一种孔穴，它的形状宛如有关削顶的正八面体，空腔体积为1603，窗口孔径为约0.66nm，只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入。此外还有六方柱笼和γ笼，这两种笼体积较小，一般分子进不到笼里去。不同结构的笼再通过氧桥互相联结形成各种不同结构的分子筛，主要有A-型、X型和Y型。（3）几种具有代表性的分子筛 A型分子筛类似于NaCl的立方晶系结构。若将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来就得到A-型分子筛的晶体结构。8个β笼联结后形成一个方钠石结构，如用γ笼做桥联结，就得到A-型分子筛结构。中心有一个大的α的笼。α笼之间通道有一个八元环窗口，其直径为4?，故称4A分子筛。若4A分子筛上70%的Na+为Ca2+交换，八元环可增至5?，对应的沸石称5A分子筛。反之，若70%的Na+为K+交换，八元环孔径缩小到3?，对应的沸石称3A分子筛。 X-型和Y-型分子筛类似金刚石的密堆六方晶系结构。若以β笼为结构单元，取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼将相邻的两个β笼联结，即用4个六方柱笼将5个β笼联结一起，其中一个β笼居

我国分子筛行业发展趋势分析pdf

我国分子筛行业发展趋势分析作者：席晓晨、鲁向前狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，它具有由硅氧四面体SiO 4通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0.3-2.0nm）的和铝氧四面体AlO 4 孔道和空隙体系，从而具有筛分分子的特性。广义上讲，分子筛是具有规则而均匀孔道结构的多孔化合物或多孔材料。根据分子筛孔径的大小划分，分别有小于2nm、2-50nm和大于50nm的分子筛，分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。从发展过程看,分子筛主要经历了传统沸石、介孔材料和复合分子筛三个阶段。随着研究的深入, 人们发现分子筛的骨架硅或铝也可由Fe、Cr、Ge、Ti、Mn、Co、Zn、Be、Cu 等原子取代，其孔径和孔腔也可达到2nm以上。分子筛同时又经历了从低硅到高硅，从无机多孔骨架到金属有机多孔骨架的发展历程。 1、国外分子筛研究开发的简要回顾与展望：分子筛是一种战略新材料 1.1 国外开发进展简要回顾上世纪50年代（1954年），美国联合碳化学公司（UCC）首次开发出合成沸石分子筛，称为第一代沸石分子筛。上世纪70年代（1972年），美国Mobil公司的研究人员开发出由Zeolites Socony Mobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分子筛，称为第二代沸石分子筛。上世纪80年代（1984年），美国联合碳化学公司（UCC）的研究人员将硅元素引入AlPO-4分子筛中合成出一系列磷酸硅铝分子筛（SAPO），称为第三代沸石分子筛。上世纪90年代（1992年），美国Mobil公司的研究人员采用较长链烷烃或芳烃的季铵盐阳离子表面活性剂作为模板剂首次合成出MCM系大孔径分子筛。据国际分子筛学会（IZA）的统计：1970年微孔化合物的结构类型共有27种，1978年上升为38种，1988年上升至64种，1996年又上升至98种，2003年已达145种1。截止2005年2月，已达到169种2。由于骨架组成元素的大量扩展（从沸石的1徐如人、庞文琴等著：《分子筛与多孔材料化学》第1章第1页，科学出版社，2004年3月第一版。

分子筛原理

多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。那么，分子筛原理是什么？为此，安徽天普克环保吸附材料有限公司为大家总结了相关信息，希望能够为大家带来帮助。吸附功能：分子筛对物质的吸附来源于物理吸附（范德华力），其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场，对极性分子（如水）和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。筛分功能：分子筛的孔径分布非常均一，只有分子直径小于孔穴直径的物质才可能进入分子筛的晶穴内部。通过吸附的优先顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子，所以被形象的称为“分子筛”。

安徽天普克环保吸附材料有限公司是原上海摩力克分子筛有限公司直属公司,本公司成立于2004年，由于生产量扩增，本公司在安徽合肥空港寿县新桥产业园投资建设生产基地。公司目前拥有年产2000吨分子筛、1500吨活性氧化铝生产线各一条。二期工程将建成4000吨分子筛生产线。公司全面推行ISO9001质量管理体系，建有现代化的实验室和质量控制中心。现有工程技术人员20人，其中工程师8人。产品系列化、经营多元化，这些都是企业的发展方针，而OEM----更是公司多年的经营模式，并且得到广泛好评。我们的用户涉及石油、化工、冶金、汽车、空调、电子仪表等行业，我们的客户群不仅是在国内而且遍及东南亚、欧美等地。公司热忱欢迎国内外客商与我们真诚合作。我们将以精美的产品、可靠的技术、精益求精的服务满足广大客户的要求。分子筛广泛用于制氧、炼油、化工化肥、医药、钢铁、冶金、酒

精、玻璃行业，是气体、液体纯制、分离干燥的好的产品。安徽天普克环保吸附材料有限公司始建于2001年，已有18多年历史，产品有分子筛系列3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、lOX分子筛、13x 分子筛、K13X中空玻璃专用分子筛、变压吸附、富氧专用分子筛、活性氧化铝、瓷球等塔填料。近期开发研制的CM6-5A脱腊分子筛各项，性能指标均达到和超过规定标准，并获得河南省高新技术产品证书，由于我厂产品质量上乘，价格适中，已批量销往缅甸、日本等国，是我国型号导弹和神州系列载人飞船定点供货厂家。安徽天普克环保吸附材料有限公司周边交通便利，环境优美，我们热忱欢迎新老客户来厂洽谈业务，我们将以优良的产品、合理的价格，为客户提供批发，零售来料交工等服务。

分子筛复习题及答案

一、简答题（60分） 1.简述分子筛的定义及其应用领域。（12分）答：分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物.分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛. 多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。 2.分子筛的晶体结构中有哪些结构单元，并说明。（12分）答：初级结构单元、次级结构单元、特征的链和层状结构单元。四面体是构成分子筛骨架的最基本结构单元，即初级结构单元。初级：TO 4 次级：是由初级结构单元通过共享氧原子，按不同的链接方式组成的多元环。特征的链和层状结构单元：分子筛的骨架可以看作是由有限的结构单元或无限的结构单元构成，其中无限的结构单元即是特征的链和层状结构单元。 3.简述水热与溶剂热化学合成方法的特点。（12分）答：（1）能合成与开发一系列特种价态、特种介稳结构、特种聚集态的新物相与物种。（2）能够使低熔点、高蒸气压且不能在熔体中生成的物质，以及高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。（3）水热与溶剂热的低温、等压与液相反应等条件，有利于生长缺陷少、控制取向与完美的晶体，且易于控制产物晶体的粒度与形貌。（4）由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛和相关物料的氧化还原电位，因此有利于某些特定低价态、中间价态与特殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。

分子筛生产工艺技术及应用简介

分子筛生产工艺技术及应用简介 1、分子筛简介分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，其品种达到数十种。分子筛有很大的比表面积,达300～1000m2/g，内晶表面高度极化，为一类高效吸附剂，也是一类固体酸，表面有很高的酸浓度与酸强度，能引起正碳离子型的催化反应。当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时，可调整孔径，改变其吸附性质与催化性质，从而制得不同性能的分子筛催化剂。分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高，热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点，使得分子筛获得广泛的应用。分子筛按照其用途主要分为两个大的领域：一个是作为吸附材料(吸附剂)，应用领域包括石油炼制、石油化工、煤化工、化肥、冶金、电子等行业，用做气体的分离、干燥、净化，主要品种有3A、4A、5A、13X分子筛；另一个是作为固体酸催化剂用于石油炼制和石油化工，主要品种有HZSM-5、USY等。 2、分子筛生产

分子筛的生产过程分为两个阶段：一个是分子筛原粉的合成；另一个就是分子筛的成型。 2.1分子筛的合成分子筛是用硅的化合物（例如硅溶胶、硅酸钠等）、铝的化合物（例如活性氧化铝、铝盐等）、碱（例如氢氧化钠等）以及模板剂在水热条件下合成的，由此制备的产品称为分子筛原粉，是一种极其细小的硅铝酸盐晶体材料，晶体直径在100纳米左右，不能直接用于工业生产过程，必须加工成一定形状和大小的颗粒才具有实用价值。分子筛的合成过程需要消耗大量的基础化学品和净化水，并产生大量的废液和污水，需要配备有原水净化和污水处理装置。 2.2 分子筛成型分子筛按照其用途不同需要加工成不同的形状。目前，工业上常用的分子筛有三种形状：条状、球状和微球状。其中条状和球状分子筛最为常见，广泛用做吸附剂和固定床酸催化剂。而微球状分子筛只有在流化床反应器中使用，是作为酸催化剂。分子筛成型过程的作用主要有两个：一个是将分子筛加工成一定的形状，以满足不同类型反应器的装填要求；另一个就是使得分子筛成品具有一定的强度，保证分子筛成品在使用过程中能抗拒工艺条件（如温度、压力、流体冲刷、再生等）对其结构的破坏，分子筛成品的强度越高，在使用中粉化越少，床层的压降越小，使用寿命越长。通常作为吸附剂的分子筛成品，例如3A、4A、5A、13X分子筛都是加工成不同颗粒大小的条状和球状。

分子筛的一些知识

分子筛的一些知识沸石分子筛的广泛应用，在于它具有优异的性能。为了深刻了解这些性能，就必须弄清分子筛的结构，而深入研究分子筛的结构与性能，反过来又将进一步促进它的应用和发展。分子筛是一种晶体硅铝酸盐，因而，可以应用X-射线衍射进行结构分析。通常合成分子筛是10μ以下的粉末，在使用粉末衍射法进行测试时，对于对称性较差的沸石类型，指标化及搜集强度的工作都十分困难，因此，到目前为止，仅确定了四十多种沸石的结构，还有一半左右尚未测定出来。倘若能够得到较大的佛石单晶，采用X-射线衍射的单晶转动法更为有效。较大的A型分子筛单晶可由种子晶体的再结晶得到。用X-射线衍射的单晶转动法，不仅可在指标化之前，引出晶胞参数，确定骨架结构，而且还可以推定出非骨架原子（或离子）和分子和位置。每一种分子筛都有特征的X-射线粉末衍射图样，因此由衍射图样的比较，可以确定沸石的类型。非晶态度的凝胶不产生衍射，故X-射线分析也可以用来观察分子筛结晶的情况，混和物的衍射图样，由各组分的粉末线迭合而成，并且衍射强度随含量而变化。所以X-射线衍射也用以确定分子筛的纯度。现在又有一种新的红外光谱法测定分子筛的结构。通过测定已知结构分子筛的红外光谱，找出普带的特征频率与骨架结构基团间的关系，进而测定未知结构的光谱，推导出骨架结构。一般采用频率1300-200厘米-1的红外线。因为这一范围包含着（Si，Al）O4四面体的基本振动，反映出骨架结构的特征。目前，红外光谱已用于测定沸石骨架的结构类型，结构基团、骨架的硅铝组成，热分解过程中结构的变化和脱水、脱羟基过程中阳离子的迁移等。在分子筛的应用中，表面性质十分重要。借助红外光谱，我们可以更透彻地了解沸石的表面性质以及在各种处理中的变化，如根据吸附分子引起的光谱变化，就可知道沸石表面与吸附分子相互作用，吸附分子的位置以及催化活性和表面性质的关系等。由于红外光谱的高度灵敏性，沸石结构的微小变化都在光谱中得到反映。其他的物理测试技术如紫外光谱等也可以帮助确定分子筛的结构，但目前主要采用的是X-射线衍射和红外光谱法。沸石A、沸石X、沸石Y和丝光沸石应用最广，对它们的结构和性能的研究也最为深刻。第一节分子筛结构概述分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐晶体，晶体内的阳离子和水分子在骨架中有很大的移动自由度，可进行阳离子交换和可逆地脱水。分子筛的化学组成可用以下实验式表示：M2/nO. Al2O3. xSiO2. yH2O M是金属离子,n是M的价数,x是SiO2.的分子数,也是SiO2/Al2O3克分子比,y是水分子数. 上式可以改写成M p/n[(AlO2)p()q] yH2O P是AlO2分子数,q是SiO2分子数,M,n,y同上.由上式可以看出:每个铝原子和硅原子平均加起来都有二个氧原子,若金属原子M的化合价n=1,则M的原子数等于铝原子数，若n=2，则M 的原子数等于铝原子数的一半。各种分子筛的区别，首先是化学组成的不同，如经验式中的M可为Na、K、Li、Ca、Mg等金属离子，也可以是有机胺或复合离子。化学组成的一个重要区别是硅铝克分子比的不同。例如，沸石A、沸石X、沸石Y和丝光沸石的硅铝比分别为1.5~2、2.1~3.0、3.1~6.0和9~11。当式中的x数值不同时，分子筛的抗酸性、热稳定性以及催化活性等都不同，一般x的数值越大，而酸性和热稳定性越高。各种分子筛最根本的区别是晶体结构的不同，因而，不同的分子筛具有不同的性质。

微孔分子筛催化剂的制备及应用

2 银川能源学院工业催化学生姓名席坤学号 1310140108 指导教师王伟院系石油化工学院专业班级能源化工1302班微孔分子筛催化剂的制备及应用（银川能源学院能源化工1302班1310140108 席坤）摘要：微孔分子筛具有表面积大、水热稳定性高、微孔丰富均一、表面性质可调等性能,被广泛地用作催化剂。分子筛作为催化剂常应用在石油化工、有机中间体的合成和物质的分离中。本文主要是简述了一下微孔分子筛催化剂及对微孔分子筛的改进方法和分子

筛催化剂在不同反应中的应用。关键词：催化剂；微孔；分子筛；应用一、引言分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，具有均匀的微孔结构，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛”分子的作用，故称分子筛。根据形成的孔径的大小，国际纯粹与应用化学协会（IUPAC）定义：微孔（小于2nm），介孔（2～50nm），大孔（大于50nm）三类。自1756年，瑞典科学家 A.F.Cronstedt 在研究矿物时发现了最早的天然沸石分子筛到现在通过各种方法合成的新型分子筛，人们已经从结构，性质，作用原理等各个方面全面认识了分子筛。根据不同的需要合成具有不同功能的分子筛材料，不同种多性能的分子筛被越来越多的人研究[1]。因此分子筛也不再局限于由硅氧四面体和铝氧四面体组成的阴离子骨架硅铝酸盐体系 ,而是泛指一类具有规则孔结构的结晶无机固体。这些具有新型组成和结构的分子筛进一步扩大了微孔分子筛的应用和发展空间。分子筛作为催化剂特别具有活性高，选择性好，稳定性和抗毒能力强等优点。近年来，它作为一种化工新材料发展得很快，应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用[2]。二、微孔分子筛的合成方法[3] 传统的微孔分子筛合成方法有：水热体系合成法，非水体系合成法，蒸汽相体系合成法，干粉体系合成法，微波法，高温焙烧法，向导剂法等等。 1、水热体系合成法又称水热晶化法，是将硅源、铝源、碱(有机碱和无机碱)和水按一定比例合，放入反应釜中，在一定温度下晶化而制备沸石晶体。通常低硅铝比沸石是在低温水热体系中合成的，而高硅铝比的沸石于高温水热体系中合成。 2、非水体系合成法非水体系合成法于本世纪八十年代初期由Bibbq和Dale[19]开创。它不以水为溶剂，而代之以有机物作为溶剂进行沸石的合成。开辟了一条沸石合成的新途径，并为沸石的固相转变机理提供了有力的佐证。 3、蒸汽相体系合成法蒸汽相体系合成法区别于水热体系合成法和非水体系合成法，蒸汽相体系合成法是

多孔材料的制备及表征1

多孔材料合成及表征
多孔材料合成及表征
(Porous Materials: Synthesis and Characterization)
——概述
肖强
Applied Catalysis, Institute of Physical Chemistry

催化与多孔材料
催化
——催化剂和反应物均为气相或液相均相催化 ——催化剂为固态物质，反应物是气态或液态非均（多）相催化酶催化
非均（多）相催化剂（载体）
沸石分子筛活性炭多孔Al2O3 多孔硅胶非均相相催化剂绝大多数是多孔材料或以多孔材料为载体制备的
2

多相催化与吸附
H2
多相催化过程
吸附活化过渡态脱附产物
Ni Ni
H
H
Ni
Ni
Ni
凡气固多相催化反应，都包含吸附步骤。在反应过程中，至少有一种反应物参与吸附过程。多相催化反应的机理与吸附的机理不可分割。
吸附现象(adsorption) 多孔材料
3

多孔材料(porous materials)
sponge
foam
sand
filter paper
zeolites
mesoporous materials
macroporous materials
4

多孔材料特点
多孔性(porosity)
孔径可以从微孔到大孔
高比表面积(high specific surface area)
比表面积可高达2000 m2/g, MOF可达6000 m2/g！！
高吸附容量(high adsorption capability) 闭合孔材料性质的多样性(versatile)
无机材料有机-无机杂化材料 (metal-organic frameworks, MOFs) 有机高分子材料 ……
5
可接近孔

类沸石分子筛材料研究的进展大揭秘

类沸石分子筛材料研究的进展大揭秘无机沸石分子筛材料因其吸附/分离和催化等功能在产业界和人们日常生活中均有着广泛应用。通过模拟其独特的TO4四面体框架结构，设计合成的系列金属有机类沸石分子筛材料不仅具有更高的比表面积和优良的孔结构调控性能，并且在氢能源存储、二氧化碳捕获和催化等研究领域显示出优越的性能和潜在的应用前景。利用四面体Cu4I4簇作为基本构筑单元，通过直线型配体三乙烯二胺（dabco）的连接，成功合成了一例具有分子筛型MTN拓扑的簇有机框架化合物。该化合物的结构含两种类型的笼结构，笼内径分别达到了2.6nm和2.0nm，具有非常大的孔体积；同时Cu4I4簇是一典型的荧光发光单元，因此该化合物的合成不仅为类分子筛材料的组装提供了一条簇单元构筑模式，并且其荧光和高孔性能的成功融合为荧光类分子筛材料开发提供了新的思路。由于构成沸石分子筛结构的通常是系列TO4 (T = Si4+, Al?+, P5+ etc)四面体中心，因此在设计合成类沸石分子筛结构中通常选用四面体配位的金属中心（Zn?+, Co?+，Cu+等），选择的范围是十分有限的，如能利用高配位数的金属中心去构筑4-连接的沸石分子筛拓扑结构，将有效拓宽金属中心的选择范围，可进一步拓宽这类材料的功能应用。利用配位化学方法，采用羧基鳌合配位模式封堵住六配位金属中心的两个配位点后，剩下四个配位点就能形成扭曲四面体配位模式。沿着这一思路，研究人·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、

员有效组合了这样的六配位但是四连接的醋酸钴中心与四齿硼咪唑配体，成功实现了两例分别具有分子筛型ACO和ABW拓扑结构的类分子筛化合物设计合成。在类分子筛材料气体吸附与催化性能方面也取得了系列进展。采用构筑6-配位但是4-连接的结构设计思路，利用5-羧基苯并咪唑和Ni合成了一个手性的具有三重穿插金刚石拓扑网络的多孔材料，在0摄氏度和1个大气压下，该化合物对CO?吸附量为94.74 cm3/g。值得一提是，该化合物在0摄氏度和0.1个大气压下对CO?吸附能力高达57.7 cm3/g，优于目前已报道的其它手性多孔材料的CO?吸附能力。还通过掺杂途径调控类分子筛材料性能的方法，将四面体Cu+中心部分替代ZIF-67结构中的Co?+中心，新形成的掺杂化合物Cu/ZIF-67在气体吸附和光催化降解有机染料分子方面表现出更优异性能。先进纳米材料制造商和技术服务商——江苏先丰纳米材料科技有限公司，2009年成立以来一直在科研和工业两个方面为客户提供完善服务。科研客户超过一万家，工业客户超过两百家。南京先丰纳米材料科技有限公司2009年9月注册于南京大学国家大学科技园内，现专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等发展方向，立志做先进材料及技术提供商。 2016年公司一期投资5000万在南京江北新区浦口开发区成立“江苏先丰纳米材料科技有限公司”，建筑面积近4000平方，形成了运营、研发、中试、·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、

(整理)多孔材料化学自学材料-.

多孔材料化学引言什么是材料？材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。 ――师昌绪主编：《材料大辞典》p.58 材料是“具有一定性能的物质, 可以用来制成一些机器、器件、结构和产品” 美国科学院、美国工程院联合编写《材料：人类的需求》综合起来较好的定义：材料是人类社会能够接受的、经济地制造有用器件的物质材料的分类按材料的组成分类金属材料钢铁材料、非铁材料、合金有机高分子材料天然的、合成的无机非金属材料陶器、瓷器、水泥、玻璃、耐火材料、新型陶瓷复合材料按材料的用途分类结构材料：支撑件、连接件、传动件、紧固件等功能材料：磁性材料、电子材料、信息记录材料、光学材料、敏感材料、能源材料、生物医学材料等结构材料与功能材料的划分并不严格按材料内部原子排列情况分类晶态材料非晶态材料液态材料气态材料从材料尺度角度分类三维材料块体材料二维材料薄膜、涂层等 (金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜、耐磨涂层) 一维材料纤维、晶须等 (光导纤维、高强纤维) 零维材料粉体新材料的发展方向高性能化、高功能化、高智能化复合化

极限化仿生化环境友好化定义：材料化学是材料科学的一个重要组成部分，在化学学科中通常也称为“固体化学”。材料化学介绍的是从化学角度来进行材料科学研究所需要的基本知识。研究内容材料中原子、离子或分子的排列方式、不同组成间的化学反应等材料制备工艺过程中的化学问题材料的化学性质以及其他各类性质中的化学因素材料的化学效能如何材料的四要素成份/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系第一章绪论 1.1 什么是多孔化合物(多孔物质，多孔材料)？多孔化合物与以多孔化合物为主体的多孔材料，它们的共同特点是具有规则而均匀的孔道结构：孔道的大小、形状；孔道的维数、孔道的走向、孔壁的组成与性质。孔道的大小尺寸是多孔结构中最重要的的特征。根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义，多孔材料（porous material）可按孔径大小分为三类：小于2纳米为微孔(micropore); 2～50纳米为介孔(mesopore)，意思是介于微孔和大孔之间；大于50纳米为大孔(macropore)。有时也将小于0.7nm的微孔为超维微孔，大于1μm的大孔为宏孔（macropore）。以上分类是基于孔直径，或更随意一点地说为孔宽，其中介孔固体属于纳米材料领域的范围 1.2 多孔材料的发展历史 1756年瑞典科学家Cronsted发现第一种天然沸石（zeolite）—辉沸石(STI)以来,至今已发现的天然沸石有30多种。人工合成沸石的研究始于40年代,已有120多种不同结构的沸石分子筛问世... 多孔材料发展轨迹： 1. 天然沸石到合成沸石； 2. 低硅沸石到高硅沸石； 3. 从微孔到超大微孔； 4. 从超大微孔到介孔； 5. 从无机多孔骨架到有机多孔骨架。 1.3 多孔材料主要应用领域 ?吸附材料。用于工业与环境上的分离与净化、干燥等。 ?催化材料。用于石油加工、石油化工、煤化工领域中大量的工业催化工程的需要。

介孔材料合成方法

三维介孔材料SBA-16的制备分别称取12 g F108和31.44 g硫酸钾放入500 mL烧杯中，加入360 g浓度为2 M的盐酸。在室温下（25 °C）搅拌4 h，使表面活性剂全部溶解并且分散均匀后，将温度升至38 °C。待恒温后，在剧烈搅拌下，逐滴加入25.2 g正硅酸乙酯（TEOS），连续搅拌20 min后停止。静置保持反应物24 h，整个过程维持38 °C 不变。所得白色粉末，通过离心进行收集（转速5000 rpm）,用去离子水洗涤6次，并在烘箱中40 °C干燥。表面活性剂在500 °C空气中焙烧5 h去除，升温速度控制在2 °C /min。二维介孔二氧化硅材料SBA-15的制备室温下，将1 g P123和2.24 g KCl溶于30 g 2 M的盐酸中，当搅拌至均一溶液后，逐滴加入2.08 g正硅酸乙酯（TEOS）,并强烈搅拌30 min。静置24 h 后，把所得混合物转移至带聚四氟乙烯衬套的不锈钢反应釜中，100 °C晶化24 h。自然冷却后，经抽滤，反复洗涤，在烘箱中过夜烘干。三维介孔二氧化硅材料SBA-16的制备在45 °C下，将4.0 g F127和8.0 g浓盐酸（37 wt%）溶于192 g蒸馏水中。在搅拌均一后，加入12.0 g 正丁醇，并强烈搅拌1 h。逐滴加入18 g正硅酸乙酯（TEOS）后，在相同温度下搅拌24 h。将所得混合物转移至带聚四氟乙烯衬套的不锈钢反应釜中，100°C晶化24 h。自然冷却，经抽滤，反复洗涤，所得粉末样品在烘箱中过夜烘干。 MCM-41的合成将4.38 g CTAB加入到含1.10 g NaOH的200 g蒸馏水中。室温搅拌使其完全溶解，逐滴加入5.21 g TEOS，并继续搅拌24 h。将混合物转移至带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在110 °C条件下晶化24 h。所得产物抽滤后，用蒸馏水反复冲洗直至滤液呈中性，将产物干燥。介孔二氧化硅分子筛KIT-6的制备

分子筛论文

分子筛系别：13级化学系班级：化学1班姓名：王海连学号：201310835123

前言多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。 1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等。分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体。它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构，在晶格中存在着金属阳离子（如Na+，K+，Ca2+，Li+ 等），以平衡晶体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等。接下来我们可以了解到分子筛的定义以及相关概念，分子筛的不同分类、分子筛的特点和性质，认识分子筛的结构和应用，了解分子筛的发展现状。关键词：分子筛硅酸铝盐吸附剂合成沸石多微孔晶体

一．分子筛的定义分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称分子筛。二．概念解析分子筛作用：自然界中存在的某些硅酸盐和铝硅酸盐具有笼形三维结构，这些均匀的笼可以有选择的吸附一定大小的分子。这种作用叫做分子筛作用。沸石分子筛：通常把例如八面沸石、丝光沸石这样的天然硅酸盐和铝硅酸盐叫做沸石分子筛。分子筛：通常把人工合成的铝硅酸盐称为分子筛，例如X型分子筛、A型分子筛。三．分子筛的分类分子筛有天然沸石和合成沸石两种。天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床，日本是天然沸石开采量最大的国家。因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。商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类，如

多孔材料的制备

多孔材料的制备摘要：本文主要介绍利用模板法制备多孔材料。关键词：多孔材料；模板按照国际纯粹与应用化学协会（iupac）的定义，多孔材料可分为微孔材料、介孔材料和大孔材料[1]。多孔材料的制备方法有模板法、微乳法及腐蚀法等。目前对于模板法的认识存在两个层次，即“狭义模板法”和“广义模板法”。“狭义模板法”是将具有特定空间结构和基团的物质—“模板”引入到基材中，然后将模板除去来制备具有“模板识别部位”的基材的一种手段；而“广义模板法”是通过“模板”与基质物质的相互作用而构筑具有“模板信息”基材的制备手段[2]。模板技术可分为阴模技术和阳模技术。阴模技术是指在模板内部的微小空间(受限空间)内进行材料制备，阳模技术系利用具有规整均一外形的模板，通过前驱物种的堆砌、组装、定形，以及脱模处理来制备具规整孔结构的材料。在模板法中模板剂的类型决定了所得孔的形貌,不同的模板剂作用的方式、机理差别都很大。模板剂主要包括：表面活性剂模板、嵌段共聚物模板、乳液模板、非表面活性剂有机小分子模板、细菌模板、胶晶模板等。一、表面活性剂模板表面活性剂是一种双功能的分子，包含亲溶剂（亲液）的端基和憎溶剂（憎液）的尾基（例如它们都是两性分子）。由于它们具有

两性性质，表面活性剂能够组合成高分子的排列。人们可以通过表面活性剂在溶液中的浓度以及控制在合成过程中的反应条件来调节孔的几何尺寸。依据表面活性剂端基的化学性能和电荷，可以将表面活性剂划分为：①阴离子型―表面活性剂亲水基团带有一个负电荷。例如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐和羧酸等； ②阳离子型―表面活性剂憎水基团带有正电荷；③非离子型―表面活性剂亲水基团及憎水基团均不带电荷。如聚合物（乙氧基氧化物）；④两性表面活性剂，但很少有关于它们应用的报道。二、嵌段共聚物模板含亲水基和疏水基的嵌段共聚物作为模板剂，可明显提高多孔材料的水热稳定性，且可以有效地调控多孔材料的结构与性能。这类模板剂主要是聚烷氧类嵌段共聚物，如聚环氧乙烯醚―聚环氧丙烯醚―聚环氧乙烯醚（epe）。利用这类模板剂合成出的氧化硅分子筛不但孔径可调，而且材料的形态也可控制，如可形成纤维状、面包圈状、香肠状和球形介孔材料。此外，新开发的嵌段共聚多肽模板剂能模仿自然界的硅蛋白。在中性溶液（ph＝7）及室温条件下，能使硅酸乙酯（teos）经水解、缩合反应后形成特定形态的氧化硅。这种方法首次突破了硅酸乙酯水解需要催化剂、酸或碱性条件下水解的局限，能在自然界的温和条件下形成氧化硅特定的结构，使仿生矿化越来越接近自然界中的生物模拟过程。三、乳液模板乳液模板法具有形式多样、适应性强、实施方便且多孔材料孔径