xrd 分子筛孔径 -回复

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分子筛实验报告

分子筛实验报告

分子筛的合成、表征及性能研究姓名好班级:好学号:好2014年12月31日一、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。

二、实验设计思路三、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 型分子筛结构类似于金刚石的密堆立方晶系结构,如以β笼这种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,就得到了X 和Y 型分子筛结构;丝光沸石型分子筛结构,没有笼,是层状结构,结构中含有大量的五元环,且成对地连在一起,每对五元合成材料组成、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环通过氧桥再与另一对联结,联结处形成四元环,这种结构单元的进一步联结,就形成了层状结构;高硅沸石ZSM型分子筛结构,与丝光沸石结构相似,由成对的五元环组成,无笼状腔,只有通道,如ZSM-5有两组交叉的通道,一种为直通的,另一种为“之”字形相互垂直,通道呈椭圆形。

介孔分子筛的孔结构表征及其分析

介孔分子筛的孔结构表征及其分析

介孔分子筛的孔结构表征及其分析作者:龚彩云周冬雪刘洋张倩倩来源:《中国科技博览》2014年第06期[摘要]介孔分子筛的研究已成为当今材料科学研究领域的一大热点,而介孔材料的研究离不开结构表征分析。

介孔材料的表征常用X射线小角度衍射法(XRD)、气体吸附法、电子显微镜观察法等。

重点介绍了这些表征方法对多孔材料的孔道有序性、孔形态、比表面积和孔体积及孔径等的表征分析应用,最后简单介绍了孔结构表征的新方法。

[关键词]介孔材料吸附 XRD BET 电镜分析【分类号】:O643.361介孔分子筛材料的简介1.1 介孔材料介孔材料作为多孔材料的一种,IUPAC分类标准规定孔径2.0~50nm的为介孔,由于其特殊的孔性结构,使其具有高比表面积、高孔隙率、高透过性、高吸附性、可组装性等诸多优异的物理化学性能,因而在化工、生物医药、环保、功能材料等领域均有广泛应用。

介孔材料的研究已成为当今材料科学研究领域的一大热点。

介孔材料的研究离不开结构表征分析,介孔材料的孔隙结构特性一般从孔径、孔径分布、孔形态及孔通道特性等方面进行考察。

介孔材料的表征方法一般可分为X射线小角度衍射法、气体吸附法、电子显微镜观察法、气泡法、离心力法、核磁共振法等。

本文就常用的几种方法,如X射线小角度衍射(SAXRD)、气体吸附、电子显微镜(EM)等做重点介绍。

2 常用的表征方法2.1 X射线小角度衍射法(XRD)XRD是介孔材料表征过程中最常用的手段,主要用来判断是否有介孔结构的存在。

在小角度散射区域内(2θ根据Bragg方程(式(1)),在小角度区域,晶面间距(d,对孔材料表示孔径大小与衍射角θhlk)的正弦成反比,因此介孔材料的孔径越大,小角衍射峰出现在越低的角度区域(见图1)。

2dhlksinθhlk=nλ (1)式中:θ为半衍射角,dhlk为衍射晶面间距,对孔材料来说表示孔径大小;λ为入射X射线波长;n为衍射级数,一般取值为1;hkl为晶面衍射指标。

y分子筛的xrd特征峰

y分子筛的xrd特征峰

y分子筛的xrd特征峰
y分子筛是一种晶体结构具有超大孔径的无机小分子筛。

它的表征
方法主要包括物理方法和化学方法。

其中,xrd技术是最为常用的一种
物理表征方法。

xrd是x射线粉晶衍射技术的简称,是现代晶体结构研究的基本方法之一。

通过xrd仪器对y分子筛进行精细的扫描和分析,可以得到其具有的特征峰,进而确定y分子筛的晶体结构及其物理化学性质。

y分子筛的xrd特征峰主要有以下三个特点:第一,其衍射谱呈现出非
常复杂的图案,有许多的峰和峰间的谷;第二,分布于各个峰和谷位
的反映出y分子筛在晶体中的原子排列方式和结构;第三,y分子筛中
的大孔径结构会表现出一些明显的xrd特征峰。

具体来说,在y分子筛xrd衍射图谱中,最明显的特征峰可分为4个,
分别对应于2θ=7.6°,10.2°,14.5°和17.8°处。

其中,2θ=7.6°和10.2°的特征峰被认为是y分子筛结构中Si-O-Si和Al-O-Si键的晶面衍射峰;
而2θ=14.5°和17.8°的峰则是由于y分子筛中大孔径的存在而产生的峰。

总之,y分子筛的xrd特征峰在对其进行结构表征的过程中,起着非常
重要的作用。

通过对y分子筛衍射图谱的分析,可以得到其结构,进
一步了解其催化和吸附性质。

因此,xrd分析技术是研究y分子筛这类
小分子筛晶体结构的重要手段。

分子筛知识介绍

分子筛知识介绍






P MAS NMR (TMP/H-ZSM-5/26) www部.ch交e流m资j.c料n,外传
31

Assignments
-4 ppm:
B L Spinning Rate = 7 kHz
TMPH+/Brønsted acid sites -50 ppm:
CP/MAS
TMP/Lewis acid sites
XRD测定结晶度
Sum of peak heights (unknown) % Crystalinity =
Sum of peak heights (standard)
一般测定8个主峰即可
也可用于测定杂晶相对结晶度
DICP
! 负 自 任 责 www部.ch交e流m资j.c料n ,外传 内
XRD测定Si/Al比
Spinning Rate = 5.0 kHz
HZSM-5/75
*
*
120 80
40
0
-40
Chemical shift (ppm)
Spinning Rate = 5.5 kHz
! 负 自 任 责 www部.ch交e流m资j.c料n ,外传 内
Introducing the Players
O
TMPO
** *
HZSM-5/26
** *
HZSM-5/75
** *
*
¾ TMPO can probes both
internal and external
acid sites
¾ Upto five 31P resonance were
**
observed @ 86, 75, 67, 63 and

粘土合成分子筛XRD图谱分析

粘土合成分子筛XRD图谱分析

粘土合成分子筛XRD 图谱分析① 从A 1、A 2、A 3、A 4XRD 图谱可看出,以唐山铝石和和顺土为原料,合成分子筛,当硅铝比设计为2.0,碱度在2.4、2.6、2.8、3.0内变化时,随碱度增加,所合成的4A 型分子筛较纯净,杂晶很少,且图谱衍射强度随之增加,但碱度为3.0时其图谱衍射强度比碱度为2.8时有所下降,说明碱度最佳值在2.8附近,如图 所示。

Y A x i s T i t l eNaOH mol/L图 A 系列样4A 分子筛谱线衍射强度变化图② 从D 1、D 2、D 3、D 4XRD 图谱可看出,以白错土和和顺土为原料,合成分子筛,当硅铝比也设计为2.0,碱度在2.4、2.6、2.8、3.0内变化时,随碱度增加,所合成的矿物主要为4A 分子筛、X 型分子筛和霞石,且4A 分子筛图谱衍射强度随碱度增加而减弱,碱度为3.0时其图谱中就不再有4A 分子筛,而只有霞石和方钠石,如图 所示。

0100200300400500600Y A x i s T i t l eNaOH mol/L图 D 系列样4A 分子筛谱线衍射强度变化图③ 从E 1、E 2、E 3、E 4XRD 图谱可看出,以白错土和和顺土为原料,合成分子筛,当硅铝比也设计为1.8,碱度在2.4、2.6、2.8、3.0内变化时,随碱度增加,所合成的矿物主要为4A 分子筛、方钠石,且4A 分子筛图谱衍射强度随碱度增加而减弱,碱度为3.0时4A 分子筛图谱峰值最低,如图 所示。

Y A x i s T i t l eNaOH mol/L图 E 系列样4A 分子筛谱线衍射强度变化图④ 从F 1、F 2、F 3、F 4XRD 图谱可看出,以白错土和和顺土为原料,合成分子筛,当硅铝比也设计为2.2,碱度在2.4、2.6、2.8、3.0内变化时,随碱度增加,所合成的矿物主要为4A 分子筛、X 型分子筛和方钠石,且4A 分子筛图谱衍射强度随碱度增加而减弱,碱度为3.0时只有X 型分子筛和方钠石而没有4A 分子筛合成,如图 所示。

分子筛

分子筛

分子筛的科学和工学分子筛是少见的具有广泛应用领域的机能性物质,分子筛具有吸附作用,离子交换作用,催化作用,被广泛应用于化工和其他工程领域。

多孔材料的孔道大小分类:分子筛的构造:Zeolite: 结晶型多孔质硅铝酸盐的总称。

1756年从天然矿物中发现的 基本结构单位是四面体构造的(SiO 4)4-或者(AlO 4)5-单位(统称TO 4) 。

一个TO 4单位有四个顶点氧,这四个顶点氧分别和相邻的四个TO 4单位的顶点氧共享,逐步连成三维结构,形成结晶。

这种结晶物质具有多孔性,孔道入口处直径为0.4-0.8nm .由于比孔道口小的分子可以进入孔道内,而比孔道口大的分子无法进入孔道.所以这种物质具有筛分分子的作用,称为分子筛.1.除Al 3+之外,3价或4价元素引入硅酸盐的骨骼,可以形成和硅铝酸盐具有同样结晶构造的金属硅酸盐.2.组成为AlPO 4的与分子筛同样多孔构造的磷铝酸盐多孔结晶体.分子筛是硅铝酸盐特有的构造,其他多种氧化物可以构成同样的结晶型多孔构造.组成一个TO4单位有四个顶点氧,这四个顶点氧分别和相邻的四个TO4单位的顶点氧共享,逐步连成三维结构,形成结晶。

Tectosilicate: 网硅酸盐.SiO2以Al3+置换骨骼中的部分Si4+时, 骨架结构呈负电性,必须在结构中引入其他阳离子如Na+,H+, Ca2+等, 补足正电荷,组成为M n Al n Si1-n O2(M为1价阳离子).International Zeolite Association, IZA 分子筛或分子筛类似物的必要条件:形成敞开3维网络体系的化合物,组成为ABn (n≈2), A成4根键,B成2根键,骨骼密度在20.5(TO4单位)以下的物质.骨骼密度:1nm3内T(含Si和Al)原子数总合.骨骼密度在21以上的物质被称为致密网硅酸盐.氧化物以外的物质也可以放在分子筛类似物的范畴. 分子筛(沸石)命名:天然矿物沸石人工合成分子筛天然沸石命名:(1)矿物学家和化学家的名字Faujasite(FAU):France(矿)B.Faujas de Saint-Fond (1741~1819) Ferrierite(FER):Canada(矿)W.F.Ferrier(1865~1950)Gmelinite(GME):German(化)C.G.Gmelin(1792~1860)Heulandite(HEU):British(矿)J.H. Heuland(1778~1856)Offretite(OFF):France(?)A.J.J.Offret(1857~)Paulingite(PAU):USA(化)L.C.Pauling(1901~1994)(2)产地命名Bikitait(BIK):津巴布韦Bikita Goosecreekite(GOO): USA Virginia state Goose Greek Quarry Mordenite(MOR,丝光沸石):Canada nava scoot state morden(3)形态组成命名(希腊语) Analcime(ANA):无Chahazite(CHA,菱沸石): 冰雹Erionite(ERI):羊毛Stibite(STI,束沸石):光泽合成沸石命名:主要有研制的公司和大学等研究机构命名。

第十四章(1)分子筛

第十四章(1)分子筛

3A分子筛
3A分子筛的应用:
1、各种液体(如乙醇)的干燥 。 2、空气的干燥。 3、制冷剂的干燥 。 4、天然气、甲烷气的干燥。 5、不饱和烃和裂解气、乙烯、乙 炔、丙烯、丁二烯的干燥 。
4A分子筛简介:
• 化学式: Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O • 硅铝比:SiO2/ Al2O3≈2 • 有效孔径:约4A
分子筛的性能和改性
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3.1 分子筛的吸附性能
• 沸石分子筛具有空旷的骨架结构:

内孔体积占总体积的40~50%, 孔容在0.25~0.35cm3•g-1之间. 沸石比表面积很大,为300~1000m2•g-1, 而外表面占总表面不足1%,主要为晶内 表面。
• 这种结构使沸石吸附能力极强。
42
3.1.1 沸石分子筛具有选择吸附性能
1.改变物化性能: 热稳定性增加;孔径变化; 2.提高催化性能: 用二价或多价离子交换后,酸性增 强,催化活性提高。
49
3.2.2 离子交换影响因素
• 1.阳离子性质: 电荷数、离子半径、水合度。 • 2.沸石类型: A、X、Y具有不同交换等温线。
• 3.交换条件:
温度↑,交换速度↑; 压力↑,交换速度↑; 交换溶液浓度﹑用量、pH值; 交换次数﹑时间; 交换时搅拌状态。
分子筛
定义: 具网状结构的天然或人工合成的化 学物质。
分子筛概念
狭义上讲: 分子筛是结晶态的硅酸盐或硅 铝盐,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分子 尺寸大小(通常为0.3~2.0 nm)的 孔道和空腔体系,从而具有筛分分 子的特性。
分子筛
然而随着分子筛合成与应 用研究的深入,研究者发现了 磷铝酸盐类分子筛,并且分子 筛的骨架元素(硅或铝或磷) 也可以由B、Fe、Co、Zn、Be 和Cu等取代,其孔道和空腔的 大小也可达到2nm以上。

第3章 分子筛

第3章  分子筛

3.3
沸石分子筛的催化性能
• 酸催化,碱催化,氧化还原催化 酸催化,碱催化, • 固体酸理论 • 静电场理论 • 动态模型
13
3.3.1 固体酸理论
• 质子酸(B酸)—放出质子 质子酸( eg.HCl、 eg.HCl、NH4+、HCO3• 质子碱(B碱)—接受质子 质子碱( eg. eg.Cl- 、NH3 • 非质子酸(L酸)—接受电子对 非质子酸( eg. eg.Na+、R+ • 非质子碱(L碱)—给予电子对 非质子碱( eg.OH-、NH3、F-
4) 内表面修饰
• 硅烷、硼烷、H3BO3等沉积剂可进入沸石 硅烷、硼烷、 孔道,与沸石表面羟基作用放出氢气, 孔道,与沸石表面羟基作用放出氢气,而 沸石表面被反应产物覆盖, 沸石表面被反应产物覆盖,使沸石孔道变 窄。 • 利用此法修饰的 利用此法修饰的HM沸石可用于分离 、 沸石可用于分离Kr、 沸石可用于分离 Xe等稀有气体。 等稀有气体。 等稀有气体
4
b.根据分子极性、 b.根据分子极性、不饱和度和极化率的选择吸附 根据分子极性 • • • • 分子筛是一种极性物质; 分子筛是一种极性物质; 分子极性增强,易被吸附; 分子极性增强,易被吸附; 非极性分子极化率增大,吸附量增加; 非极性分子极化率增大,吸附量增加; 不饱和化合物易极化,不饱和度增大, 不饱和化合物易极化,不饱和度增大,吸附 量增加; 量增加; • 吸附质沸点升高,吸附量增大。 吸附质沸点升高,吸附量增大。
• → 脱铝 使沸石骨架脱铝, 使沸石骨架脱铝,但仍保持骨架结构 的完整性。 的完整性。 • 低硅沸石脱铝以后,可以提高其热稳定性 低硅沸石脱铝以后, 以后 和水热稳定性,增加酸强度。 和水热稳定性,增加酸强度。 • 高硅沸石脱铝以后,可以提高沸石的疏水 高硅沸石脱铝以后 以后, 降低酸位密度。 亲油性 ,降低酸位密度。
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xrd 分子筛孔径-回复
X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)是一种常用的分析技术,被广泛应用于固体结构研究、材料科学研究和分子筛孔径研究等领域。

其中,分子筛孔径的测量是XRD技术的重要应用之一。

分子筛是一种由无机氧化物组成的有序多孔材料,其拥有规则排列的微孔结构。

这些微孔结构使分子筛表现出特定的吸附和分离性能,因此在催化剂和吸附剂等方面具有广泛的应用。

而了解分子筛的孔径大小对于理解其性质和应用有着重要意义。

在XRD技术中,我们可以通过衍射数据分析来确定分子筛的孔径大小。

下面将一步一步回答关于XRD技术在分子筛孔径研究中的应用。

第一步,样品制备。

在进行XRD分析之前,我们需要制备样品。

对于分子筛孔径研究,常用的样品制备方法是粉末衍射。

首先,将分子筛样品粉碎成细粉,并确保样品中没有杂质。

然后,将细粉填充到适当的衍射仪器样品采集器中。

一般情况下,还需要制备一些对照样品,用于比较和验证结果。

第二步,XRD实验。

在样品准备完成后,我们进行XRD实验。

实验中,X射线通过样品,被样品的晶格排列结构所散射。

这些散射的X射线会落在检验器的探测系统上,从而形成衍射图谱。

通过衍射图谱,可以分析样
品的晶体结构和晶格常数,进而推断分子筛的孔径大小。

第三步,数据处理和分析。

在测量得到衍射图谱后,需要对数据进行处理和分析。

首先,需要对原始的XRD数据进行背景去除和峰位补偿等处理,以消除仪器的噪音和其他干扰。

然后,我们可以通过解析衍射峰的位置和强度来推断样品的晶体结构和晶格常数。

对于分子筛孔径研究,我们还可以根据粉末衍射的峰图形状来推测孔径大小。

第四步,孔径测量。

在确定了样品的晶体结构和晶格常数后,我们可以利用一些计算方法来估计分子筛的孔径大小。

常用的计算方法包括吸附方法,通过测量分子在孔道内的吸附等温线来推断孔径大小;以及准拟合方法,根据分子筛孔道的形状和分子尺寸建立模型,通过准拟合分析来估计孔径大小。

第五步,验证和进一步研究。

在测量得到孔径大小后,我们需要验证和进一步研究结果。

可以使用其他独立的技术手段进行验证,比如透射电子显微镜(TEM)等。

此外,还可以通过改变分子筛的合成方法或条件,探索不同孔径大小的分子筛的性质和应用。

总结起来,通过XRD技术可以了解分子筛的晶体结构和晶格常数,并通过数据处理和分析推测其孔径大小。

这为我们研究分子筛的性质和应用提
供了重要的信息。

然而,需要注意的是,XRD技术只能给出分子筛孔径的估计值,并且对于具有高度非均匀和复杂孔道结构的分子筛可能会存在一定的限制。

因此,在确认分子筛孔径大小时,还需要结合其他技术手段进行验证和进一步研究。

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