分子筛催化剂的解析
分子筛催化剂

伴随着工业革命的大潮,碳材料的应用越来越广泛,从最初的过滤杂质逐渐发展到分离不同组份。
与此同时,随着技术的进步,人类对物质的加工能力也越来越强。
那么什么是分子筛催化剂?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。
分子筛催化剂又称沸石催化剂,指以分子筛为催化活性组分或主要活性组分之一的催化剂,工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂,它属于固体酸催化剂。
此外,常用的还有具双功能催化作用的载金属分子筛催化剂,如钯-超稳Y型分子筛加氢裂化催化剂。
催化性质按分子筛的催化性质,可分为分子筛固体酸催化剂、金属分子筛双功能催化剂和分子筛择形催化剂三大类。
按分子筛的类型分类,则分子筛催化剂的分类和分子筛的分类相同。
分子筛催化剂中通常只含有5%~15%的分子筛,其余部分可称为基质,通常由难熔性无机氧化物或其混合物和粘土组成。
基质的作用是使分子筛良好分散,使分子筛易于粘结成形,甚至可使分子筛的热稳定性得到提高。
在催化过程中基质还起到热载体的作用。
制造催化剂时,分子筛原粉通常经胶体磨研磨后混入基质的胶体中,用喷雾、挤条或其他方法成形,再经干燥、焙烧等步骤最后制成催化剂。
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。
分子筛催化剂

催化剂及其作用机理二分子筛催化剂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[(Al3O2)x·(SiO2)y] ·ZH2O式中M是金属阳离子,n是它的价数,x是Al3O2的分子数,y是SiO2分子数,Z是水分子数,因为Al3O2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760[Å]3。
分子筛型催化剂

分子筛型催化剂摘要:一、分子筛型催化剂的概述二、分子筛型催化剂的分类与特点三、分子筛型催化剂的应用领域四、分子筛型催化剂的研究与发展趋势五、我国在分子筛型催化剂领域的进展正文:分子筛型催化剂是一种具有多孔结构的催化剂,其内部孔道具有特定的分子筛选功能,可以实现对不同分子的大小、形状和性质进行筛选和转化。
由于其独特的性能,分子筛型催化剂在化学、石油、环保等领域具有广泛的应用。
一、分子筛型催化剂的概述分子筛型催化剂是由分子筛载体和活性组分组成的复合催化剂。
分子筛载体具有较高的比表面积和孔容,能提供大量的活性位点,从而提高催化剂的活性和选择性。
活性组分可以是金属、金属氧化物或有机化合物等,根据不同的反应需求进行选择。
二、分子筛型催化剂的分类与特点根据分子筛的骨架结构和活性组分的不同,分子筛型催化剂可分为以下几类:1.硅铝酸盐分子筛:具有良好的酸性、碱性和中性环境,广泛应用于石油化工、环保等领域。
2.金属有机骨架分子筛(MOFs):具有高比表面积、可调结构和化学功能团,具有很高的活性和选择性。
3.磷酸盐分子筛:具有良好的酸性、碱性和中性环境,可用于催化剂和吸附剂等。
4.分子筛膜:具有较高的分离效率和稳定性,可用于气体分离、水处理等领域。
三、分子筛型催化剂的应用领域1.石油化工:用于催化裂化、重整、加氢等过程。
2.环保:用于气体净化、废水处理等。
3.化学工业:用于合成氨、醇类合成、氧化还原等过程。
4.能源领域:用于燃料电池、电解水制氢等。
四、分子筛型催化剂的研究与发展趋势1.分子筛的设计与合成:通过计算机模拟等技术,预测和设计具有特定功能的分子筛。
2.活性组分的引入:研究不同活性组分对分子筛催化性能的影响,提高催化剂的活性和选择性。
3.分子筛催化剂的制备工艺:优化制备工艺,提高催化剂的稳定性和寿命。
4.分子筛催化剂的应用研究:探索分子筛催化剂在新能源、环境保护等领域的应用。
五、我国在分子筛型催化剂领域的进展我国在分子筛型催化剂领域取得了显著的成果,不仅在理论和实践方面取得了突破,而且已在石油化工、环保等领域得到广泛应用。
分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展1. 引言1.1 分子筛催化剂的定义分子筛催化剂是一种通过分子筛结构中的微孔对分子进行选择性吸附和催化反应的催化剂。
分子筛是一种具有规则孔道结构的晶体物质,其孔径可以根据需要进行调控,具有较高的比表面积和孔容量。
分子筛催化剂可以提高反应的选择性和效率,降低能耗和环境污染,被广泛应用于炼油和石油化工等领域。
分子筛催化剂在炼油与石油化工中发挥着重要作用,可以用于裂化、重整、脱氮脱硫、重整裂化和芳烃转化等反应过程。
通过优化分子筛的孔径和孔道结构,可以实现对不同分子的选择性催化转化,同时提高反应速率和产率。
分子筛催化剂的研究和应用具有重要意义,可以推动炼油与石油化工的高效、清洁和可持续发展。
1.2 炼油与石油化工的重要性炼油与石油化工是现代工业的支柱,对于国民经济发展具有重要的意义。
炼油是将原油中的各种成分在高温、高压下进行分馏、裂解、重组等处理,以提取出各种石油产品的工艺过程,主要产品包括汽油、柴油、液化气、石蜡等。
这些产品广泛应用于交通运输、工业生产、农业等各个领域,为社会提供了便利,推动了经济的发展。
石油化工是利用石油、煤炭、天然气等化石燃料及生物质资源为原料,经过加工、分离、裂化、重组等过程,生产有机化学产品的工业部门。
石油化工产品广泛应用于医药、农药、合成纤维、橡胶、塑料、合成树脂等领域,为人们的日常生活和各个行业提供了必要原料,促进了各行业的发展。
炼油与石油化工的发展水平直接影响着一个国家或地区的工业化程度和经济实力。
现代炼油与石油化工技术的不断创新和应用,不仅提高了能源利用效率,减少了对环境的污染,还促进了科技的进步和产业的发展。
炼油与石油化工的重要性不可忽视,对于推动经济增长和社会进步具有重要作用。
2. 正文2.1 分子筛催化剂在催化裂化中的应用催化裂化是炼油与石油化工中广泛应用的一种重要反应过程,而分子筛催化剂在催化裂化中发挥着重要作用。
分子筛催化剂通过其特殊的孔道结构和化学性质,能够有效地催化裂化反应,提高产品产率和质量。
分子筛催化剂的研究与应用

分子筛催化剂的研究与应用分子筛催化剂是当今化学领域中的一个重要的研究方向,它是指具有精细空间网络结构的固体材料,通过其特殊的空间结构和化学功能,可以在化学反应中起到催化作用。
分子筛催化剂广泛应用于石油加工、化学制品、环境保护等领域,是一个非常有前途的研究领域。
一、分子筛催化剂的基本原理分子筛催化剂的催化原理基于它特殊的孔道结构,孔道尺寸与特定反应分子的尺寸相匹配。
当反应分子通过孔道时,会与分子筛中的活性位点发生相互作用,实现催化反应。
因此,作为催化剂,分子筛材料的最重要的性质是大孔度和优秀的比表面积,以及催化位置和反应选择性。
二、分子筛材料的制备分子筛材料的制备需要引入模板分子,它尺寸与孔道相一致,可以帮助形成分子筛结构。
通常使用有机碱或某些有机分子作为模板剂。
分子筛材料的制备方法一般分为两大类:溶胶-凝胶法和晶种法。
其中,溶胶-凝胶法是将硅酸酯、铝酸酯等合成原料与模板分子在水和乙醇中混合,在高温条件下转化为固态材料。
而晶种法则是将已经合成好的分子筛加入合成反应体系中,主要应用于制备特定形式的分子筛。
三、分子筛催化剂的应用与研究分子筛催化剂广泛应用于石油加工、化学制品、环境保护等领域。
在石油化工生产中,分子筛催化剂被广泛用于汽油和柴油加氢、裂化和异构化等过程中;在化学制品生产中,分子筛催化剂被用于合成各种有机分子,如医药、染料和催化剂等;在环境保护方面,分子筛催化剂也有广泛的应用。
例如,NOx催化还原、VOC催化氧化等领域。
在研究方面,分子筛材料不仅被广泛应用于催化反应,而且还成为研究具有新型性质和应用的材料的热点之一。
例如,有人研究了纳米分子筛材料和分子筛/金属有机骨架材料,具有较高的比表面积和催化活性,可以用于制备更高效的催化剂。
另外,还有一些关于分子筛催化剂的新型材料的研究。
研究人员使用不同的合成方法制备了具有不同空间结构、孔径和成分的新型分子筛材料,带来了更多的研究方向。
总之,分子筛催化剂作为一种高效而广泛应用于各种反应的催化剂,在化学领域中发挥着重要的作用。
分子筛催化原理

分子筛催化原理
分子筛是一种具有特定孔径和分子筛选性的晶体材料,常用作催化剂的载体。
分子筛通过其特殊的孔结构,可以将分子按照其大小和形状进行筛选和吸附。
在催化反应中,分子筛通常用作固体酸或碱催化剂。
其催化原理可以解释如下:在分子筛的孔结构中,存在着酸性或碱性位点,具有与反应物相互作用的能力。
对于酸性分子筛催化剂,其酸性位点可以吸附和解离反应物的酸和碱,从而形成反应中间体或过渡态。
这些中间体或过渡态在分子筛内进行反应,产生所需的产物。
这种吸附和反应过程发生在分子筛的孔道中,限制了分子的运动,提高了反应的选择性和效率。
对于碱性分子筛催化剂,其碱性位点可以吸附和解离反应物中的酸性部分,从而形成相应的碱性中间体。
这些碱性中间体在分子筛内进行反应,生成所需的产物。
分子筛催化的另一个重要特点是其具有较高的热稳定性和抗蚀性,这使得其在高温、高压和腐蚀性环境下能够保持良好的催化活性和选择性。
总之,分子筛催化原理是通过其特殊的孔结构和酸碱性位点,将反应物限制在孔道内,促进反应的进行,并提高反应的选择性和效率。
分子筛类催化剂

分子筛类催化剂
分子筛类催化剂是一类利用分子筛作为载体的催化剂。
分子筛是一种具有高度结晶性、孔洞结构规则的多孔固体材料,由硅氧四面体和氧化硅锆、钝化金属等组成。
分子筛具有孔径可调、拓扑结构稳定等特点,能够选择性地吸附和催化分子,因此广泛应用于各种催化反应中。
分子筛类催化剂具有以下特点:
1. 高活性:分子筛中具有大量的酸性或碱性活性位点,能够提供高催化活性。
2. 选择性能好:分子筛具有特殊的孔洞结构和拓扑结构,能够选择性地吸附和催化分子,从而实现对目标反应产物的高选择性。
3. 可控调节孔径和孔结构:分子筛的孔径和孔结构可以通过合成方法来调节,使其适应不同类型的反应,实现对反应速率和产物选择性的调控。
4. 热稳定性好:分子筛具有良好的热稳定性,能够在高温条件下进行反应而不失活。
分子筛类催化剂广泛应用于石油化工、有机合成、环境保护等领域的反应中,如催化裂化、异构化、氧化、脱水、脱氢等反应。
其应用范围还在不断拓展,不断涌现出新的应用领域和新的催化反应。
分子筛型催化剂

分子筛型催化剂摘要:一、分子筛型催化剂的定义与特点1.定义2.特点二、分子筛型催化剂的分类1.按照骨架结构分类2.按照孔径大小分类三、分子筛型催化剂的应用领域1.石油化工2.环保产业3.生物医药四、分子筛型催化剂的发展趋势与前景1.研究进展2.市场前景3.发展挑战与机遇正文:分子筛型催化剂是一种具有高活性、高选择性的催化剂,其核心成分为分子筛。
分子筛是一种具有规则孔道结构的晶体材料,其孔道大小可精确控制,因此具有很高的催化活性和选择性。
分子筛型催化剂广泛应用于石油化工、环保产业、生物医药等领域,具有重要的经济价值和科研价值。
按照骨架结构,分子筛型催化剂可分为几种类型,如A型、X型、Y型等。
其中,A型分子筛具有最高的活性和选择性,广泛应用于石油化工领域。
X 型分子筛具有较大的孔径,适用于较大分子的催化反应。
Y型分子筛具有较高的热稳定性,可应用于高温催化反应。
按照孔径大小,分子筛型催化剂可分为微孔型、中孔型和大孔型。
微孔型分子筛主要用于小分子催化反应,如甲醇制氢、烃类裂解等。
中孔型分子筛主要用于大分子催化反应,如苯胺合成、环己酮氧化等。
大孔型分子筛则可用于吸附、分离等过程。
在石油化工领域,分子筛型催化剂被广泛应用于裂化、重整、加氢、异构化等反应过程,以提高产物的收率和纯度。
在环保产业中,分子筛型催化剂可应用于废气净化、废水处理等过程,有助于减少污染物排放和提高资源利用率。
在生物医药领域,分子筛型催化剂可用于药物合成、生物催化等过程,提高生产效率和产品质量。
随着科技的进步,分子筛型催化剂的研究取得了一系列突破,为我国相关产业的发展提供了强大的技术支持。
然而,分子筛型催化剂的研究仍面临一定的挑战,如催化剂的合成工艺、活性位点的揭示、催化机理的研究等。
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分子筛催化剂的解析分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体,它是由 SiO4和AlO4四面体组成和框架结构。
在分子筛晶格中存在金属阳离子(如 Na,K,Ca等),以平衡四面体中多余的负电荷。
分子筛的类型按其晶体结构主要分为: A型,X型,Y型等 A型主要成分是硅铝酸盐,孔径为 4A(1A=10 -10 米),称为 4A(又称纳A型)分子筛;用Ca2+交换4A分子筛中的Na+,形成5A的孔径,即为5A(又称钙A型)分子筛;用K+交换4A分子筛的Na+,形成3A的孔径,即为3A(又称钾A型)分子筛。
X型硅铝酸盐的晶体结构不同(硅铝比大小不一样),形成孔径为 9—10A的分子筛晶体,称为 13X(又称钠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(又称钙X型)分子筛。
沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。
通常,天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。
1 分子筛的应用领域沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程,还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域,并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。
分子筛主要应用品种有 3A、4A、5A 、13X以及以上述为基质的改性产品。
3A分子筛用途:各种液体(如乙醇)的干燥;空气的干燥;制冷剂的干燥;天然气、甲烷气的干燥;不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。
4A分子筛用途:空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥;氩气的制取和净化;药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥;油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。
5A分子筛用途:变压吸附;空气净化脱水和二氧化碳。
13X分子筛用途:空气分离装置中气体净化,脱除水和二氧化碳;天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫;一般气体深度干燥。
改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。
2分子筛催化剂的发展历史分子筛的起源可追溯到1756年,首次在玄武岩的孔洞中发现了天然微孔硅铝酸盐,天然沸石。
1840年,发现天然沸石具有可逆地吸水一脱水的性能,并且在加热过程中,它的透明度和结晶形状不发生变化。
于是,天然沸石的微孔性及其在吸附、离子交换等方面的能引起了研究者的关注。
1858年,根据泡沸石脱水晶体可以分离不同大小分子的性能,成功地实现了异构烷烃和正烷烃的分离。
1925年,人们发现菱沸石能迅速吸附水、乙醇和甲酸蒸气,而基本上不吸收丙酮、乙醚和苯,再次证实了沸石的分子筛分作用。
于是,沸石分子筛这一不仅代表其组成,而且代表着其作用的名称便产生了。
研究者最初主要把沸石分子筛用作流体干燥和净化过程的吸附剂与干燥剂,后来也用于流体的分离。
20世纪50年代中期至80年代初期,是分子筛科研、应用及产业发展的全盛时期。
1960年,提出了分子筛规整结构的“择形催化”概念,1962年,X型沸石分子筛首次用于催化裂化过程,此阶段发现的低、中硅铝比(SiO2/A1203≤10)的A型、X型、Y型、丝光沸石等称为第一代分子筛。
20世纪70年代,美国美孚石油公司开发的以ZSM一5为代表的高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛称为第二代分子筛。
如ZSM一5、ZSM一11、ZSM一12等,这些高硅分子筛水热稳定性高,亲油疏水,绝大多数孔径在0.6nm左右,对甲醇及烃类转化反应有良好的活性及选择性,此类分子筛的开发,促进了分子筛及微孔化合物结构与性质的研究,也大大推动了分子筛应用方面的研究。
联碳(UCC)公司于80年代开发了非硅、铝骨架的磷铝系列分子筛联碳(UCC)公司于80年代开发了非硅、铝骨架的磷铝系列分子筛,它代表了第三代分子筛,磷铝系列分子筛的发现说明:其他非硅、铝元素只要条件合适,也可以形成类似于沸石分子筛的结构。
至2003年为止,已发现有30种元素可以作为构成这种磷铝系列分子筛的骨架组成元素。
由于这种分子筛及其衍生物的分子筛骨架元素与孔道结构种类多样,从而扩展了分子筛在吸附分离、催化和新材料等方面的应用。
1983年报道了一种具有超强氧化性的新型钛硅分子筛——Ts分子筛,在H20。
存在的条件下,该分子筛主要应用于可催化烷烃的氧化、烯烃的环氧化、醇类的氧化、苯及苯酚的羟基化、环己酮的氨氧化等,目前已有部分反应实现了工业化。
随着分子筛研究工作的日益发展,国际沸石协会(International Zeolite As—sociation)应运而生,并于1967年在英国伦敦召开了第一届国际沸石会议。
IZA设立了Breck 奖和IZA奖两个奖项,奖励在沸石研究领域做出贡献的科学家。
1988年,中国成立了分子筛研究、生产、应用协作委员会,简称中国分子筛协会,主要进行分子筛的研究、生产技术、应用技术等方面的交流讨论。
3分子筛的基本结构单元与特点3.1初级结构单元沸石分子筛的最基本结构单元(也有称次级结构单元)是硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(A1O4)所组成。
每个硅原子的周围都有四个氧原子,形成四面体配位,硅原子处在四面体的中心。
在硅氧四面体中,硅氧键长Si-O=0.161nm,O—O≈0.26nm,O-Si—O键角为109.5度。
实际上硅原子的四个化学键不是处在同一平面上,而是在空间互成一定角度的,这样,各个四面体通过氧原子相互连结起来,有的形成链状,有的成为环状,进一步可以构成三度空间的立体骨架。
氧原子是两个相邻四面体共用的,通过它将两个四面体连接起来,所以又有“氧桥”之称。
四面体中的硅原子,也可以被铝原子所代替,形成所谓铝氧四面体。
还可以用磷、锗、镓、铁、硼等元素替代或部分取代骨架硅或铝,而形成一些杂原子型沸石。
通常在讨论沸石时,一般均指硅铝沸石分子筛。
在AlOt中铝氧键长Al—O=0.175nm,O—O≈0.286nm,二个铝氧四面体一般不能直接相连。
由jf铝原子是三价的,这样就使整个铝氧四面体带有负电荷。
为了保持电中性,在铝氧四面体的附近必须带有正电的离子来抵消它的负电荷,在骨架外的金属离子(M)就是起这样的作用。
沸石中Na+或K+等离子是可以交换的,经某些阳离子交换后,对骨架的结构并无多大变化,但对沸石的催化及吸附性能有较大的影响。
3.2次级结构单元硅氧四面体和铝氧四面体以什么方式连结,不是以棱或以面的方式连结,而是通过四个SiO4共用四个氧,可以联结成四元环。
六个SiO4共用六个氧,可联结成六元环。
依此类推,可连成八元环,十二元环等。
这种由硅氧四面体和铝氧四面体所组成的环称次级结构单元。
在1978年第一次国际分子筛会议上,W.M.Meief提出:在沸石分子筛中有单四元环,(用S4R(Single 4Ring)和双四元环(D4R),也称立方体笼),以及单六元环(S6R)和双六元环(D6R), (即六方柱笼);有八元环(S8R)(可以组成双八元环(D 8R)、十二元环等等)。
而单四元环是沸石分子筛最小的元环数。
由于构成环的元数不同,各种多元环的孔有不同大小的孔径。
4分子筛催化剂的催化作用机理分子筛具有明确的孔腔分布,极高的内表面积(600m2/s)良好的热稳定性(1000℃),可调变的酸位中心。
分子筛酸性主要来源于骨架上和孔隙中的三配位的铝原子和铝离子(AlO)+。
经离子交换得到的分子筛HY上的OH基显酸位中心,骨架外的铝离子会强化酸位,形成L酸位中心。
像Ca2+、Mg2+、La3+等多价阳离子经交换后可以显示酸位中心。
Cu2+、Ag+等过渡金属离子还原也能形成酸位中心。
一般来说Al/Si比越高,OH基的比活性越高。
分子筛酸性的调变可通过稀盐酸直接交换将质子引入。
由于这种办法常导致分子筛骨架脱铝。
所以NaY要变成NH4Y,然后再变为HY。
分子筛具择形催化的性质,因为分子筛结构中有均匀的小内孔,当反应物和产物的分子线度与晶内的孔径相接近时,催化反应的选择性常取决于分子与孔径的相应大小。
这种选择性称之为择形催化。
导致择形选择性的机理有两种,一种是由孔腔中参与反应的分子的扩散系数差别引起的,称为质量传递选择性;另一种是由催化反应过渡态空间限制引起的,称为过渡态选择性。
择形催化有4种形式:反应物择形催化当反应混合物中某些能反应的分子因太大而不能扩散进入催化剂孔腔内,只有那些直径小于内孔径的分子才能进入内孔,在催化活性部分进行反应。
产物的择形催化当产物混合物中某些分子太大,难于从分子筛催化剂的内孔窗口扩散出来,就形成了产物的择形选择性。
过渡态限制的选择性有些反应,其反应物分子和产物分子都不受催化剂窗口孔径扩散的限制,只是由于需要内孔或笼腔有较大的空间,才能形成相应的过渡态,不然就受到限制使该反应无法进行;相反,有些反应只需要较小空间的过渡态就不受这种限制,这就构成了限制过渡态的择形催化。
ZSM-5常用于这种过渡态选择性的催化反应,最大优点是阻止结焦。
因为ZSM-5较其他分子筛具有较小的内孔,不利于焦生成的前驱物聚合反应需要的大的过渡态形成。
因而比别的分子筛和无定形催化剂具有更长的寿命。
分子交通控制的择形催化在具有两种不同形状和大小和孔道分子筛中,反应物分子可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂的活性部位,进行催化反应,而产物分子则从另一孔道扩散出去,尽可能地减少逆扩散,从面增加反应速率。
这种分子交通控制的催化反应,是一种特殊形式的择形选择性,称分子交通控制择形催化。
择形选择性的调变可以通过毒化外表面活性中心;修饰窗孔入口的大小,常用的修饰剂为四乙基原硅酸酯;也可改变晶粒大小等。
择形催化最大的实用价值,在于利用它表征孔结构的不同,是区别酸性分子筛的方法之一。
择形催化在炼油工艺和石油工业生产中取得了广泛的应用,如分子筛脱腊、择形异构化、择形重整、甲醇合成汽油、甲醇制乙烯、芳烃择形烷基化等。
5 沸石分子筛的制备工艺及各自特点5.1 水热晶化法沸石分子筛的合成采用水热晶化法。
水热合成反应必须在适当的温度下进行,才能得到预期的结果。
水热合成反应的温度在298-~423K之间的,称为低温水热合成反应;反应温度在423K以上的,称为高温水热合成反应。
由于在较高温度下生成的各种铝硅酸类晶体的水合程度较小,所以,在较低温度有利于使较多的水结合到沸石之中,从而可以得到孔径比较大的沸石。
在低温水热合成反应中所得到的沸石,大多是处于非平衡状态的介稳相。
因此,低温水热合成反应一方面可以得到自然界中不存在的沸石品种I另一方面,由于反应温度比较低,为沸石的大规模生产提供了有利的条件。
在水热合成沸石时,A.J.Rcgis等人研究了Na20一A12O3一SiO2—H2O体系,主要有四种成分.将原料按照一定的比例配制成反应混合物,其组成通常用氧化物的摩尔比来表示。
一般写成:XM20·A1203·YSiO2·ZH20公式中M为碱金属(主要有Na2O,K2O,CaO,Li20,SrO等),也可以是混合碱,如Na20—K20,Na20-Li20,Na20一(CH3)4NOH。