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多孔沸石分子筛材料PPT课件

多孔沸石分子筛材料PPT课件
笼按上述方式联结时围成了一个二十 六面体笼,称为八面沸石笼或超笼, 直径1.8 nm,是八面沸石的主要孔笼.
Tianjin University
ZSM-5 分子筛:
理想晶胞组成:Nan [AlnSi96-nO192]•16 H2O 结构特点:由8个五元环组成的结构单元通过共边联结成链状
结构,然后扩展成层状,许多这样的层叠起来形成ZSM-5沸石 孔道: ZSM-5的主孔道窗口为十元环,孔道体系是三维的,
2.1 沸石分子筛的结构
✓次级结构单元:由 (SiO4)或(AlO4)通过氧桥形成的环状结构。
多元环的最大直径
Tianjin University
2.1 沸石分子筛的结构
✓笼--通过氧桥连接成具有三维空间的多面体,多面体呈中空的
笼状,也有称为空腔。是构成各种分子筛的主要结构单元。
Tianjin University
1. 沸石分子筛的发展历史
1962年Mobil Oil公司将合成X型沸石用于制造催化裂化催化剂; 1964年Breck成功地合成与开发Y型沸石,且在催化转化发挥了极为 重要的作用; 19671969年Mobil Oil公司发明了制备高硅和ZSM-5沸石的方法; 1982年Wilson等报道了AlPO4分子筛的研究,随后又介绍了与其相 似的SAPO、MeAPO、MeAPSO、ElAPO、ElAPSO分子筛; 1983年Taramasso成功合成了钛硅分子筛,称为TS-1; 1988年Davis成功合成了具有十八元环的VIP-5分子筛; 1992年Kresge用表面活性剂合成了一系列全新的MCM介孔分子筛; 20世纪90年代Estermann和徐如人分别报道了两种新的具有二十元 环的超大孔Cloverite和JDF-20分子筛;

ZSM-5沸石分子筛

ZSM-5沸石分子筛

❖ 第二代分子筛:以 ZSM 系列的沸石分子筛为代表

意义:独特的孔径和孔道,异常显著的择形效果,
❖ 使有机反应的分子工程设计成为可能。
❖ 第三代分子筛:非硅铝骨架的磷酸铝系列分子筛

意义:其科学价值在于给人们以启示,根据结晶的化
学原理和已知氧化物沸石的晶体化学知识,只要条件合适,
其它非硅铝元素也可以形成具有类似硅铝分子筛的结构。
☆ 优异的择形选择性 以沸石分子筛作为催化剂, 只有比晶 孔小的分子可以出入,催化反应的进行受着沸石晶孔大小的 控制, 沸石催化剂对反应物和产物分子的大小和形状表现出 极大的选择性。ZSM-5沸石十元环构成的孔道体系具有中等 大小孔口直径, 使它具有很好的择形选择性。
2.分子筛的合成方法
1. 水热合成法
6.纳米组装法
纳米组装法是将微孔沸石的初级和次级结构单元引入到介 孔分子筛的孔壁中,虽然得到的介孔材料孔壁依然是无序的, 但其有序程度要优于一般方法合成的介孔材料。李工等采用 两步晶化法,在β沸石前驱体溶液中加入十六烷基三甲基溴 化铵晶化得到孔壁含沸石初级结构单元的六方介孔材料 AIMB41。
7.干凝胶法
单模板合成法是指合成体系中只有一种有机模板剂,通 过调节合适的合成条件得到复合分子筛。我们所熟悉的常用 的模板剂有CTAB 、TPABr 、TPAOH 等等。
双模板合成法一般采用大分子表面活性剂作为合成介孔 分子筛的模板,小分子表面活性剂作为合成微孔分子筛的模 板,两种模板可同时加入也可分步加入。周志华等采用 TPAOH和CTAB作为模板剂,利用两步晶化法制备了高水热 稳定性的ZSM-5介微孔复合分子筛。
3.原位合成法
原位合成法是在一个反应体系中复合分子筛的微孔和介 孔结构同时生成。根据加入的模板剂不同,又可分为软模板 和硬模板两种合成方法。

沸石分子筛

沸石分子筛

定义介绍
定义介绍
沸石分子筛沸石分子筛是一种无机晶体材料,因具有规整的孔道结构、较强的酸性和高的水热稳定性而广泛 应用于催化、吸附和离子交换等领域中,并起着不可替代的作用。人们对于沸石分子筛的人工合成研究可追溯到 20世纪 40年代,Barrer等通过对天然矿物在热的盐溶液中相态转变的研究,首次实现了沸石分子筛的人工合成, 自此揭开了人工合成沸石分子筛的序幕。
性能
性能
吸附性能
沸石分子筛的吸附是一种物理变化过程。产生吸附的原因主要是分子引力作用在固体表面产生的一种“表面 力”,当流体流过时,流体中的一些分子由于做不规则运动而碰撞到吸附剂表面,在表面产生分子浓聚,使流体 中的这种分子数目减少,达到分离、清除的目的。由于吸附不发生化学变化,只要设法将浓聚在表面的分子赶跑, 沸石分子筛就又具有吸附能力,这一过程是吸附的逆过程,叫解析或再生。由于沸石分子筛孔径均匀,只有当分 子动力学直径小于沸石分子筛孔径时才能很容易进入晶穴内部而被吸附,所以沸石分子筛对于气体和液体分子就 犹如筛子一样,根据分子的大小来决定是否被吸附。由于沸石分子筛晶穴内还有着较强的极性,能与含极性基团 的分子在沸石分子筛表面发生强的作用,或是通过诱导使可极化的分子极化从而产生强吸附。这种极性或易极化 的分子易被极性沸石分子筛吸附的特性体现出沸石分子筛的又一种吸附选择性。制备方法制备方法
水热、溶剂热合成法
水(溶剂)热合成法是将合成沸石的前躯体预先分散在水(溶剂)溶液中,然后在一定的温度和自生压力下 经过成核、生长、结晶等过程形成沸石。20世纪40年代,Barrer使用低温水热法合成了首批低硅沸石,之后不断 有其他类型的分子筛被成功合成。该合成方法的优点是水对大多数物质尤其是离子型和极性化合物溶解能力强 (水是极性分子,相似相溶原理),且该合成方法的反应条件温和、污染小、成本低;缺点是合成周期长,形成 的沸石分子筛不纯,易出现杂相,合成的沸石种类有限。后来人们尝试使用有机溶剂代替水,Bibby和Dale首次 使用乙二醇和丙醇作为溶剂合成出硅铝比大范围可调的沸石以及SOD结构的纯硅沸石;而后,徐如人等使用多种 有机溶剂合成出ZSM-39、ZSM-48型分子筛。该方法优点:溶剂可以溶解难溶于水或者溶于水后不稳定的反应物, 有机溶剂具有多样的物理和化学性质,为合成沸石提供了更广阔的空间;同时在溶剂热体系下,有助于生成较少 缺陷的单晶;缺点是合成过程使用了大量的有机溶剂,增加了操作的危险性,不适宜实际工业生产。

多级孔道分子筛材料PPT课件

多级孔道分子筛材料PPT课件

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[M(Ⅰ),M(Ⅱ)]O·Al2O3·nSiO2·mH2O
式中M(Ⅰ)和M(Ⅱ)表示一价和二价金属离子 n表示硅铝比 m表示结晶水的数量
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3
20世纪50年代开始,开始进行沸石人工合成的 研究,即沸石分子筛。
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1.2 沸石分子筛的结构
分子筛的结构可分为三个层次:
1.初级结构单元:由Si和O或Al和O构成的硅氧 四面体或铝氧四面体。
2. 引入金属杂原子,可以改变分子筛的催化 性能。比如钛硅分子筛TS-1。在分子筛骨架内 引入金属钛后,使其在双氧水氧化体系中具有 优异的性能。
3. 择性催化。包括反应物择性催化;产物择 性催化和约束过渡态则行催化。
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择性催化示意图
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2. 介孔分子筛
微孔沸石分子筛具有较好的催化性能, 但由于孔径大小的限制,对于大分子反应 无法应用。
(a)
(b)
2. 次级结构单元:由初级结构单元通过共享氧 原子组成的多元环
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5Hale Waihona Puke .63. 笼形结构单元:由多元环围成的立体机构。
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笼形结构单元通过连接便形成了沸石分子 筛骨架结构。
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8
从整体来看,沸石分子筛是具有多重孔道结 构的无机材料。比如ZSM-5具有直形孔道和之字形 孔道,而ZSM-11只具有直形孔道。
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3. 多级孔道分子筛材料
3.1 合成方法 1. 对微孔沸石分子筛进行酸碱处理
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(a)为处理前 (b)为处理后
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2. 双模板剂分步水热合成
先合成微孔分子筛,在其还为完全 结晶时,加入介孔分子筛的模板剂,然 后进一步结晶。

沸石分子筛的合成机理PPT共27页

沸石分子筛的合成机理PPT共27页
Nhomakorabea 谢谢!
36、自己的鞋子,自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢,但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔,思而不学则殆。——孔子
沸石分子筛的合成机理
11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; 单身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。

分子筛结构与性质(与“沸石”相关文档)共45张PPT

分子筛结构与性质(与“沸石”相关文档)共45张PPT
一 Y型沸石中的钠离子被多价阳离子取代后,可以完全改变沸石的催化特性,等等
水溶液中交换是离子交换最常用的方法 升至指定温度,抽真空,保持l小时, 含有双键的分子是可被极化的分子,和沸石之间也具有强的亲合力。
交换后的离子可调节晶体内的电场、表面酸性, ➢ 中孔沸石(十元环,ZSM-5等)
需要指出的是,采用本法测得的酸度和酸强度不能区分B酸和L酸
从而可改变沸石的性质、调节沸石的吸附和催 例如:MFI家族中,除了由硅铝组成ZSM-5以外,还有全硅 (Silicalite-1),杂原子ZSM-5,TS-1等。
在高速气流中的吸水性;
化特性 经离子交换后,沸石的孔径及物化性质会有明显变化
009 mol/L的HCl溶液吸收,最后用0. Loewenstien规则
离子交换和高温焙烧交替进行
离子交换也可在密闭系统中进行,温度提高到150-300度左右,这样可使交 换过程强化,从而提高交换度和交换效率。
➢ 吸附性质 ➢ 高热稳定性 ➢ 酸性质 ➢ 骨架组成可变
孔性质
孔径 孔体积
表面积
均匀的微孔
与一般物质的分子大小的数量级相当
吸附位或者活性位绝大多数是在其微孔孔道内
1) 3A分子筛; 2) 4A分子筛; 3) 5A分子筛; 4) 10X分子筛; 5) 13X分子筛; 6) 硅胶; 7) 活性炭
孔体积
分子筛的结构代码
Code LTA LTL FAU MOR MFI -CLO *BEA
一些沸石分子筛对应的骨架代码
Abbreviated Name Linde Type A Linde Type L Faujasite Mordenite ZSM-5 (five) Cloverite Zeolite Beta

沸石分子筛的性能与应用课件

沸石分子筛的性能与应用课件
沸石分子筛具有较好的生物相容性和 稳定性,可以作为药物的载体,实现 药物的定向输送和控释。
医疗器械
沸石分子筛可以用于医疗器械的制造, 提高医疗器械的性能和安全性。
沸石分子筛的合成与制备
合成方法
模板法
通过有机模板剂诱导无机物生长, 形成具有特定结构的沸石分子筛。
溶剂法
利用特定的溶剂合成沸石分子筛, 通过调节溶剂的组成和浓度来控 制合成过程。
催化剂载体
沸石分子筛具有多孔结构和较大 的比表面积,可以作为催化剂的 载体,提高催化剂的活性和选择性。
在新能源领域的应用
燃料电池
沸石分子筛可以作为燃料电池的电极 材料,具有较好的电化学性能和稳定 性。
太阳能利用
沸石分子筛可以用于太阳能的转化和 储存,提高太阳能的利用效率。
在医药领域的应用
药物载体
质。
沸石分子筛的性能
吸附性能
沸石分子筛具有优异的吸附性能,能够吸附气体、液体和固体物质。
沸石分子筛的晶体结构中存在规则的孔道和空腔,这些孔道和空腔的大小和形状 可以根据沸石的种类进行调控。这种结构特点使得沸石分子筛能够根据分子的大 小和形状选择性地吸附物质,从而实现气体分离、液体精制和废气处理等应用。
无模板法
不依赖有机模板剂,通过无机物 之间的相互作用直接合成沸石分 子筛。
晶种法
在已存在的晶种基础上,通过控 制生长条件,促使晶体生长。
制备工艺
水热合成法
在高温高压的水溶液中,
1
通过控制反应时间和温度,
制备出沸石分子筛。
化学气相沉积法
4
通过气态反应物的化学反 应,在固体基底上制备沸 石分子筛薄膜。
沸石分子筛还具有良好的热稳定性和化学稳定性,能够在高温和酸性或碱性环境下 使用。

沸石分子筛ppt

沸石分子筛ppt
沸石分子筛
基本概念 • 分子筛
Molecular sieve
定义:分子筛是指具有均匀的微孔/介孔,其孔径与一般分子大小相当的一类物质 特点:具有筛分大小不同的流体分子的能力
• 沸石
ZeБайду номын сангаасlite
沸石(zeolite)是一种矿石,最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现 有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为“沸石”(瑞典文zeolit) 。在希腊文中意为“沸腾”(zeo)的“石头”(lithos)。
应 用 领 域
在高新技术和先进材料方面的应用: (a) 微电子学中的微型器件:分子线路、光晶体管分子开关、传感器、 光储存器等,大规模集成电路中具有低介电常数的多孔材料 (b) 染料-沸石材料复合体作为微型激光器 (c) 在生物和医药领域中应用于酶和蛋白质的固定和分离 (d) 细胞/DNA的分离以用于构建生物微芯片 (e) 用于新型储能材料
(f) 制备导电高分子材料
(g) 微反应器
基本概念
基本概念
择形催化
a. Reactant Selectivity
b. Product Selectivity
+ CH3OH c. Transition State Selectivity
97%
100%
基本概念
定义:沸石是具有四面体骨架结构的硅铝酸盐 化学式: M x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] · H2O 吸附性能 离子交换性能
特点: 筛分性能
基本概念
基本概念
孔道尺寸均一 比表面积大
ZSM-5
◄Y ▼ SBA-15
基本概念
传统领域: (a) 吸附材料:用于工业与环境上的分离、净化和干燥 (b) 催化材料:用于石油加工、石油化工、煤化工、精细化工 (c) 离子交换材料:用于洗涤剂工业,矿厂与放射性废液及废物处理
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每种晶体物质的X 射线粉末衍射谱 图就如同一个人的指纹,都有其自己的 特征,即有确定的衍射峰数目,位置和 强度
沸石峰位置一般 在2 = 240
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国际沸石协会合成分会网站:http:// www. iza-synthesis. org/ 部分沸石和分子筛材料的实验谱图
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吸附物种:
Fig. Changes in intensity of X-ray diffraction peaks with changing adsorbed cations.
b) VO(pic)2-NaY
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a) NaY
杂原子进入骨架:
Fig. Changes in intensity of X-ray diffraction peaks with changing elemental composition in the sodalite structure. The comparison is between frameworksubstituted iron(a), gallium(b), and analogous aluminum(c). SiO2/M2O3~10 (M=Al, Ga or Fe)
客体物种方面 客体物种的位置:中子衍射,计算机模拟,热分析,IR,NMR 模板剂及有机客体:NMR,化学组成分析,热分析 阳离子分布及交换:计算机模拟,NMR,紫外-可见光谱 吸附物种的结构:NMR,计算机模拟,热分析
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孔结构方面 孔径、孔径分布、孔体积:低温吸附 比表面积:BET 低温吸附,电子显微镜,气相吸附 微孔:气体低温吸附 介孔:气体低温吸附,电子显微镜,小角 X 射线散射 大孔:压汞法,电子显微镜,小角 X 射线散射 孔道堵塞:吸附测量
EPMA,AES,SEM,其它原子光谱和分子光谱 光学性能:紫外分光光度计 磁性质:穆斯堡尔谱,中子衍射,ESR
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• X 射线粉末衍射 (XRD)
Bragg公式 只考虑一级衍射,则:
:X 射线的入射角 :X 射线的波长 d:平行晶面的间距 n:衍射级数
沸石表征的主要手段: 衍射 光谱 显微技术 吸附和脱附 热分析技术
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多孔材料常见的性质表征要求和可行的分析方法:
骨架原子(结晶学与化学组成)方面 晶体结构(原子坐标):单晶 XRD,同步辐射 XRD,中子衍射,
物相鉴定(相指认):
Fig. X-ray powder diffraction used to identify phases in the synthesis of zeolites and other microporous phases. (a) non-crystalline product (b) (b) crystalline but non-microporous phase (c) (c) mixture of phases (cristobalite and ZSM-5) (d) (d) pure single crystalline phase ZSM-5
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Joint Committee on Powder Diffraction Stangards (JCPDS) : 粉末衍射卡片集 数据库
国际沸石协会结构分会网站:http://www. iza-structure. org/ 沸石和分子筛研究中应用的模拟谱图
催化性质与表面性质方面 吸附与催化活性中心:中子衍射,IR 酸性:IR,吸附,1H NMR,27Al NMR,中子衍射,EPR, XPS,
热分析 亲水性/疏水性:气体吸附测量 元素局部环境: EXAFS 骨架铝变化:固体 NMR 过渡金属核的化学环境:IR,ESR,穆斯堡尔谱,氧化-还原滴定,
X射线吸收光谱,XPS,AES,EELS,紫外-可见光谱 催化机理:NMR,IR,热分析 表面结构:XPS,SEM,TEM,STM,AFM
粉末XRD,固体 NMR,高分辨电子显微镜,计算机模拟 骨架原子分布:中子衍射,固体 NMR 杂原子取代:粉末XRD, IR,Raman,固体 NMR,原位 XANES、
EXAFS、EPR,催化反应,化学分析,TPD,TGA Si/Al:固体 NMR,IR,XRD,化学分析
骨架结构特征方面 晶胞尺寸:粉末XRD 晶体对称性:粉末XRD 不完美性:高分辨电子显微镜 HREM,粉末 XRD
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宏观性质方面 晶体形貌: SEM,光学显微镜,TEM 晶体尺寸及其分布:SEM,X 射线粉末衍射,TEM, 晶体纯度:粉末 XRD,吸附测量 化学组成:ICP,原子吸收光谱,原子发射光谱,X 光光电子能谱,
5. 沸石分子筛的表征
沸石的表征通常包括下述内容: 化学组成分析:元素组成,阳离子种类与数量,Si/Al 物相分析:晶体结构,样品纯度,结晶度 晶形观察:晶体形貌,粒度分布 表面性质:表面原子状态,阳离子价态、配位和位置,酸性质和酸量 表面积和孔结构:表面积,孔径分布,孔体积 吸附性能:吸附容量,吸附速度,扩散性能 分离效能:筛分性能 催化性能:反应活性,择形性能,失活性能
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