分子筛作用机理
分子筛

• 3. 择形催化剂的性能要求与调变 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,常用旧修饰剂为四乙基原硅酸酯, 也可改变晶粒大小等。 择形催化的最大实用价值,在于利用它表征孔结构的 不同。 择型催化在炼油工艺和石油化工生产中取得了广泛的应 用。如分子筛脱蜡、择型异构化、择型重整、甲醇合成汽 油、甲醇制乙烯、芳烃择型烷基化等等都是。 参考书: 《择形催化》 曾昭槐 编著 中国石化出版社 1994 北京
分子筛及其催化作用
沸石分子筛是一类重要的无机微 孔材料,具有优异的择形催化、酸碱催化、 吸附分离和离子交换能力,在许多工业过 程包括催化、吸附和离子交换等有广泛的 应用。沸石分子筛的基本骨架元素是硅、 铝及与其配位的氧原子,基本结构单元为 硅氧四面体和铝氧四面体,四面体可以按 照不同的组合方式相连,构筑成各式各样 的沸石分子筛骨架结构。
沸石分子筛的结构单元
硅、铝氧四面体(硅、铝位于四面体重心,氧在四面体角顶)是为第一 结构单元;一级单元以氧为桥(氧桥)首尾相连而成第二结构单元 (环),如单四元环(S4R——平面四边形,其边代表氧桥,顶点为硅、 铝等),单六、八元环(S6R,S8R)等;各种单多元环以氧桥连接,形 成第三结构单元(多面体和笼),如双四、六、八元环(D4R,亦称立方 体笼;D6R,亦称六角柱笼;D8R,亦称八面柱笼)及β笼. α笼和β笼是A、X和Y型分子筛晶体结构的基础。
• 择形催化共有以下四种不同的形式: • (A) 反应物的择形催化 • 例如,丁醇的三种异构体的催化脱水,用CaX, 正构体较之异构体更难于脱水;用CaA,则丁醇2完全不能反应,带支链的异丁醇脱水速率也极低, 正丁醇则转化很快。 • 油品的分子筛脱蜡,重油的加氢裂化等 。 • (B) 产物的择形催化 • Mobil公司开发的混合二甲苯经择形催化生产 P-X的技术 。
分子筛制氧机工作原理

分子筛制氧机工作原理
分子筛制氧机是一种通过分子筛技术来制取高纯度氧气的设备。
它主要由分子
筛吸附系统、脱附系统、压缩系统和控制系统等部分组成。
其工作原理是利用分子筛对氮气和氧气的吸附性能不同,通过循环吸附和脱附过程来实现氧气的制取。
首先,空气经过预处理系统去除其中的水分和杂质,然后进入分子筛吸附系统。
在这个系统中,空气通过分子筛床,分子筛对其中的氮气进行吸附,而氧气则通过分子筛床,进入下一个阶段。
这样,氮气被分离出来,而富含氧气的气体被送入脱附系统。
在脱附系统中,通过降低分子筛床的压力和加热的方式,促使已经吸附了氮气
的分子筛释放出吸附的氮气,实现氮气的脱附。
这样,分子筛床重新恢复到吸附状态,同时产生高纯度的氧气。
随后,经过压缩系统的处理,高纯度的氧气被压缩成为气体或液体状态,以满
足不同领域的使用需求。
控制系统则负责监控和调节整个制氧过程,确保设备的稳定运行和高效制氧。
分子筛制氧机工作原理简单清晰,通过分子筛对氮气和氧气的选择性吸附和脱
附过程,实现了氧气的高效制取。
相比于传统的制氧方法,分子筛制氧机具有能耗低、操作简单、制氧效率高等优点,因此在医疗、生活、工业等领域有着广泛的应用前景。
总的来说,分子筛制氧机是一种通过分子筛技术来制取高纯度氧气的设备,其
工作原理是利用分子筛对氮气和氧气的吸附性能不同,通过循环吸附和脱附过程来实现氧气的制取。
这种制氧方法具有能耗低、操作简单、制氧效率高等优点,因此在医疗、生活、工业等领域有着广泛的应用前景。
解剖学里分子筛的名词解释

解剖学里分子筛的名词解释分子筛是一种广泛应用于解剖学领域的概念,它来自于化学分子结构和筛选理论的结合。
分子筛在生物科学中有着重要的应用,尤其是在分析组织结构和细胞功能方面。
本文将从不同角度深入探讨分子筛的概念和应用。
一、分子筛的基本原理分子筛是一种具有多孔结构的物质,在组织学研究中,它被广泛应用于分析细胞结构和生物分子的交互作用。
分子筛具有吸附和筛选的功能,能够根据其孔径大小和表面特性选择性地吸附不同分子,并通过筛选作用分离它们。
分子筛的主要结构由一系列亲水性和疏水性的通道组成,这些通道具有不同的孔径大小和形状。
当溶液中的分子进入分子筛时,它们会在通道中扩散,并与通道壁发生相互作用。
由于分子筛表面的特定性质,只有具有特定大小和形状的分子才能与其相互作用并被吸附。
二、分子筛在细胞结构研究中的应用1. 细胞膜通透性研究细胞膜作为细胞的保护屏障,对分子的进出具有一定的选择性。
利用分子筛的功能,可以模拟细胞膜的通透性,并研究不同大小、电荷和形状的分子在细胞膜上的渗透特性。
这对于药物传递系统的设计和生物分子的运输机制研究具有重要意义。
2. 分子间相互作用研究在细胞内,不同分子之间存在着复杂的相互作用关系。
分子筛可以帮助研究人员观察和分析分子间的相互作用,从而揭示细胞内各种生物过程的机理。
利用分子筛的特殊性质,可以筛选并分离某种特定分子与其他分子的相互作用。
三、分子筛在组织病理学中的应用1. 组织细胞结构分析组织学上,我们常常需要对组织细胞的结构进行分析。
分子筛可以帮助研究人员观察和描述细胞组织的微观结构特征,如细胞核形状、细胞器的分布以及细胞间连接等。
通过对细胞结构的详细分析,可以更好地理解组织病理学的相关现象,并为相关疾病的诊断和治疗提供依据。
2. 细胞代谢病理学研究分子筛在分析细胞代谢过程中也起到重要的作用。
通过分析细胞内代谢物的分布情况和与其他分子的相互作用,可以揭示细胞内代谢途径的调节机制以及代谢紊乱导致的一系列病理变化。
4a分子筛作用

4A分子筛作用概述4A分子筛是一种广泛应用于工业和化学领域的重要材料。
它具有优异的吸附和筛分性能,可以用于催化、吸附、分离等多个方面。
本文将详细介绍4A分子筛的结构、吸附机理以及其在不同领域中的应用。
1. 4A分子筛的结构4A分子筛是一种以硅铝骨架为基础构建的晶体结构材料。
其结构由SiO4和AlO4四面体组成,通过共享氧原子形成三维网状骨架。
这种结构使得4A分子筛具有高度规则且均匀的孔道系统,孔径约为4Å(英文名“four angstroms”的缩写即“4A”),因此得名。
2. 4A分子筛的吸附机理2.1 离子交换由于硅铝骨架上存在未配位的氧原子,这些氧原子带负电荷。
当外界溶液中存在正离子时,这些正离子会与骨架上的氧原子发生离子交换作用,从而被吸附在分子筛中。
这种离子交换机制是4A分子筛吸附性能的基础。
2.2 吸附选择性4A分子筛具有一定的吸附选择性,即对不同离子具有不同的吸附能力。
一般来说,4A分子筛对较大的阳离子(如钠离子)具有较高的亲和力,而对较小的阳离子(如钙离子)则具有较低的亲和力。
这种选择性使得4A分子筛在水处理、气体干燥等领域中得到广泛应用。
3. 4A分子筛的应用3.1 催化剂由于其高度规则且均匀的孔道系统,4A分子筛可以作为催化剂的载体。
通过将活性物质负载在分子筛上,可以提高反应物质与催化剂之间的接触面积,并增强反应效率。
此外,由于其良好的热稳定性和抗水蒸气性能,4A分子筛还可用于催化反应中对水蒸气进行干燥处理。
3.2 吸附剂由于其离子交换和吸附选择性的特点,4A分子筛被广泛应用于各种吸附剂中。
例如,在石油化工领域,4A分子筛可以用于去除液体和气体中的杂质,提高产品纯度。
在空气分离和气体干燥过程中,4A分子筛也可以用于去除水蒸气、二氧化碳等杂质。
3.3 分离膜4A分子筛还可以制备成薄膜形式,用于分离和浓缩过程。
通过调控分子筛的孔径和厚度,可以实现对不同大小分子的选择性透过或阻隔。
分子筛原理,分子筛的合成机理

分子筛原理| 分子筛的合成机理分子筛是什么?一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石。
其化学通式为(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O,M′、M分别为一价、二价阳离子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。
分子筛原理:1、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。
2、离子交换性能通常所说的离子交换是指沸石分子筛骨架外的补偿阳离子的交换。
沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属,它们很容易在金属盐的水溶液中被离子交换成各种价态的金属离子型沸石分子筛。
离子在一定的条件下,如水溶液或受较高温度时比较容易迁移。
在水溶液中,由于沸石分子筛对离子选择性的不同,则可表现出不同的离子交换性质。
金属阳离子与沸石分子筛的水热离子交换反应是自由扩散过程。
扩散速度制约着交换反应速度。
通过离子交换可以改变沸石分子筛孔径的大小,从而改变其性能,达到择形吸附分离混合物的目的。
沸石分子筛经离子交换后,阳离子的数目、大小和位置发生改变,如高价阳离子交换低价阳离子后使沸石分子筛中的阳离子数目减少,往往造成位置空缺使其孔径变大;而半径较大的离子交换半径较小的离子后,则易使其孔穴受到一定的阻塞,使有效孔径有所减小。
NiY分子筛选择性吸附脱硫性能及作用机理

瓶 中 ,于 2 5℃下搅 拌 ,吸附 时间 5h 搅拌 后经离 心机离 心 ,对离 心后 的模 拟燃 料进行硫 含量 分析 . , 固定床 吸附穿 透 曲线 在常温 、 压 、 速为 5h 的条件下 测得 .通入模 拟油 前将 吸附剂 于 2 0℃ 常 空 0 原 位预处 理 1h以除 去吸附剂 上物理 吸附 的水 , 1 i 取 样进行 硫含 量分析 .采用 WK 2 每 0r n a 一D型微库仑
16 分子模 拟计算 .
采用 密 度 泛 函 理 论 ( e sy fn t nlter ,D T) D ni u c o a h o t i y F ,应 用 广 义 梯 度 近 似 ( e ea zd gain G n rle rde t i
apoi t n G A) p rx i , G 方法在 Ma r l S d ( S 软件 的 D o 模 块下进 行 噻吩类硫 化物分 子 的量 子化 ma o t is t i M ) e a u o ml 学结构 优化 , 并计算 得到各 硫原子 的 电荷 数.
噻吩环的共轭体系遭到破坏 ,形成硫化物大分子或 聚合 物 , 导致分子筛孔道堵 塞 , 严重影响 吸附剂 的吸附脱
硫 能 力 .N Y的 选 择 性 吸 附 脱 硫 是 硫 化 物 与 吸 附 中心 的相 互 作 用 及 吸 附剂 表 面 酸性 综 合 作 用 的 结 果 . i 关键词 液 相 离 子 交 换 ;NY分 子 筛 ; 附 脱 硫 ;表 面 酸 性 i 吸
中 ,选择性 吸附脱硫 由于具 有操 作条 件 温 和 、脱 硫 效率 高 、不 改 变油 品性 能 、可 生 产 低硫 或 超低 硫 产 品等优 势 , 为一项 极 受关 注 的脱硫 技术 . 成 金 属离 子改 性 Y型分 子筛 对燃 料 油具有 一 定深 度脱 硫效 果 , 但其 硫容 量较 低 ,不能 满 足工 业 生产 的需求 .研制 和开 发对 燃料 油 中 的噻吩类 硫 化物 具有 高 吸附能 力 和选 择 性 的吸 附 剂 ,仍 是该 领域 面 临 的最 大 问题 .而制 约此 类 吸 附剂 研 发进 展 的决定 性 因素 之一 ,就是 目前 尚未 对选 择 性 吸 附脱硫 机 理 的研 究 形成 共识 -] ag等 和 S n 等 , s.Y n og m 对不 同硫 化 物在 Y 型分 子 筛上 的选 择性 吸附 脱硫 性 能
分子筛制氧原理范文

分子筛制氧原理范文
分子筛是一种固体材料,具有特殊的孔隙结构和分子尺寸选择性,能
够吸附和分离气体分子。
在分子筛制氧的原理中,最常用的是一种称为沸
石的分子筛。
沸石是一种由硅酸铝或硅酸镁等天然矿石热处理而成的多孔结构物质。
它的孔隙结构由大量形状规则的微孔和介孔组成,可以选择性地吸附分子。
在分子筛制氧的过程中,通常使用一种称为压力摩尔动力学的方法。
该方法基于气体分子在分子筛孔道内的吸附和扩散过程。
首先,将混合气体通过一个压力摩尔动力学循环体系。
该体系由吸附
塔和脱附塔组成,每个塔内装有一定量的分子筛。
混合气体中的分子在分
子筛的孔道内发生吸附,其中一部分气体分子(如氧气)会被更多吸附。
其次,通过改变压力和温度等条件,实现吸附塔和脱附塔之间的切换。
在吸附塔中,分子筛吸附了大量氧气分子,而脱附塔中的分子筛则会释放
已吸附的氧气分子。
最后,通过脱附塔释放的氧气分子,可以得到高纯度的氧气。
同时,分子筛孔道内的吸附和扩散过程也起到了很重要的作用。
一方面,氧气分子在分子筛孔道内发生吸附,并与分子筛表面发生物理吸附作用。
另一方面,氧气分子在分子筛孔道内扩散,通过分子筛内部的孔道网
络传输到较高压力的区域。
总结起来,分子筛制氧的原理是基于分子筛的选择性吸附和扩散过程。
沸石分子筛通过选择性吸附和扩散,可以将混合气体中的氧气分子从其他
气体分子中分离出来,从而得到高纯度的氧气。
这项技术在医疗、制药、化工等领域有着广泛的应用。
分子筛催化氧化vocs机理

分子筛催化氧化vocs机理分子筛催化氧化VOCs机理引言:挥发性有机化合物(VOCs)是一类在常温下具有较高蒸汽压的有机化合物,广泛存在于工业生产、交通运输和日常生活中。
由于VOCs 对人体健康和环境造成的潜在危害,控制和减少其排放成为当前环境保护的重要任务之一。
分子筛催化氧化VOCs技术成为一种有效的方法,本文将探讨其机理。
一、分子筛催化剂的介绍分子筛是一种具有特殊结构的多孔材料,其具有特定的孔径和孔结构,能够选择性地吸附和分离分子。
在VOCs的催化氧化过程中,分子筛作为催化剂具有以下特点:首先,分子筛具有较大的比表面积,能够提供足够的反应活性位点;其次,分子筛具有可调控的孔径和孔结构,可以选择性地吸附VOCs分子,并限制其扩散和聚集,提高反应效率;最后,分子筛具有较好的热稳定性和耐腐蚀性,能够在高温和酸碱环境下稳定工作。
二、VOCs催化氧化反应机理VOCs催化氧化反应主要包括吸附、活化和反应三个阶段。
1. 吸附阶段VOCs分子首先通过物理吸附或化学吸附方式与分子筛表面发生相互作用。
物理吸附是指VOCs与分子筛表面之间的弱相互作用力,如范德华力和静电作用力;化学吸附是指VOCs与分子筛表面之间发生化学键的形成。
2. 活化阶段在分子筛表面吸附的VOCs分子经过活化阶段,活化主要包括氧化和脱氢两个过程。
在氧化过程中,VOCs分子与吸附在分子筛表面的氧分子发生反应,形成过渡态物种;在脱氢过程中,VOCs分子失去氢原子,生成烯烃或芳香化合物。
3. 反应阶段活化后的VOCs分子与吸附在分子筛表面的氧分子进一步发生反应,生成CO2、H2O和其他氧化产物。
反应过程中,分子筛表面的活性位点起到催化剂的作用,降低反应活化能,加速反应速率。
三、影响VOCs催化氧化效果的因素VOCs催化氧化效果受到多种因素的影响,包括VOCs的结构、反应温度、氧浓度和分子筛的性质等。
1. VOCs的结构VOCs的结构特点决定了其催化氧化反应的难易程度。
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分子筛催化剂及其作用机理
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[(AlO2)x?(SiO2)y] ?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760[Å]3。
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850[Å]3。
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160[Å]3,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4Å,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5Å,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
3Å,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笼居中心,其余4个β笼位于正四面体顶点,就形成了八面体沸石型的晶体结构。
用这种结构继续连结下去,就得到X-型和Y型分子筛结构。
在这种结构中,由β笼和六方柱笼形成的大笼为八面沸石笼,它们相通的窗孔为十二元环,其平均有效孔径为0.74nm,这就是X-型和Y-型分子筛的孔径。
这两种型号彼此间的差异主要是Si/Al比不同,X-型为1~1.5;Y型为1.5~3.0。
丝光沸石型分子筛
这种沸石的结构,没有笼而是层状结构。
结构中含有大量的五元环,且成对地联系在一起,每对五元环通过氧桥再与另一对联结。
联结处形成四元环。
这种结构单元进一步联结形成层状结构。
层中有八元环和十二元环,后者呈椭圆形,平均直径0.74nm,是丝光沸石的主孔道。
这种孔道是一维的,即直通道。
高硅沸石ZSM(Zeolite Socony Mobil)型分子筛
这种沸石有一个系列,广泛应用的为ZSM-5,与之结构相同的有ZSM-8和ZSM-11;另一组为ZSM-21、ZSM-35和ZSM-38等。
ZSM-5常称为高硅型沸石,其Si/Al比可高达50以上,ZSM-8可高达100,这组分子筛还显出憎水的特性。
它们的结构单元与丝光沸石相似,由成对的五元环组成,无笼状空腔,只有通道。
ZSM-5有两组交叉的通道,一种为直通的,另一种为之字型相互垂直,都由十元环形成。
通道呈椭圆形,其窗口直径为(0.55-0.60)nm。
属于高硅族的沸石还有全硅型的Silicalite-1,结构与ZSM-5一样,Silicalite-2与ZSM-11一样。
磷酸铝系分子筛该系沸石是继60年代Y-型分子筛,70年代ZSM-5型高硅分子筛之后,于80年代出现的第三代新型分子筛。
包括大孔的AlPO-5(0.1-0.8nm),中孔的AlPO-11(0.6nm)和小孔的AlPO-34(0.4nm)等结构及MAPO-n系列和AlPO径经Si化学改性成的SAPO系列等。
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。
(1)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。
(2)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。