新型分子筛催化剂的研究进展
分子筛催化剂的研究
分子筛催化剂的研究首先，我们将介绍分子筛催化剂的基本原理。
分子筛是一种多孔结构的固体材料，具有规则的孔道结构和大的比表面积。
分子筛催化剂的活性位点通常集中于孔道内壁或孔道口，通过孔道结构可以控制催化反应的活性和选择性。
此外，分子筛催化剂还具有良好的热稳定性和化学稳定性，可以在高温或酸碱条件下进行反应。
其次，我们将讨论分子筛催化剂的制备方法。
目前，常见的分子筛催化剂制备方法包括水热法、离子交换法、溶胶-凝胶法等。
水热法是最常用的制备方法之一，通过在高温和高压条件下反应源材料和模板分子，可以得到具有规则孔道结构的分子筛。
离子交换法则是通过与离子交换树脂进行交换，将离子交换树脂转化为分子筛。
溶胶-凝胶法则是将溶胶中的成分通过凝胶的沉淀形成固态材料，再经过煅烧和孔道开放处理形成分子筛。
接下来，我们将探讨分子筛催化剂在石油加工中的应用研究。
石油加工是分子筛催化剂广泛应用的领域之一、分子筛催化剂可以用于石油加工中的催化裂化、异构化、芳构化等反应。
例如，分子筛催化剂可以将重质石油馏分转化为高辛烷值的汽油，提高石油产品的质量。
此外，分子筛催化剂还可以用于催化裂化废液的再生利用，减少废液的排放和资源浪费。
最后，我们将介绍分子筛催化剂在有机合成和环境保护中的研究进展。
在有机合成领域，分子筛催化剂可以用于合成有机化合物、催化氧化反应等。
分子筛催化剂具有高的活性和选择性，可以有效地催化有机反应。
在环境保护方面，分子筛催化剂可以用于处理废水和废气中的污染物。
例如，分子筛催化剂可以去除废气中的有害物质，并将其转化为无害物质。
综上所述，分子筛催化剂是一类重要的催化剂，在石油加工、有机合成和环境保护等领域具有广泛的应用前景。
为了进一步提高分子筛催化剂的性能，需要加强对其制备方法和催化机理的研究。
通过深入研究分子筛催化剂的性质和催化机理，可以为其在工业应用中的优化和改进提供参考。
分子筛催化剂研究进展
ZSM - 5 沸石合成方面的研究热点主要集中于:
( 1) 小晶粒沸石, 尤其是纳米沸石的合成; ( 2) 含杂原子ZSM - 5沸石的合成; ( 3) 以不同的材料为载体合成ZSM - 5沸石。
请老师同学批评指正
ZSM-5典型应用
1 二甲苯异构化 在二甲苯异构化反应中, 大晶粒ZSM-5对于对二甲苯具
有更好的选择性, 可是催化活性比同结构的小晶粒低。
2 从甲醇合成汽油 用ZSM-5 作催化剂, 可使甲醇转化为汽油, 所得汽油 产品的辛烷值高’为优质汽油产品中不含C10以上的烃类, 烃类产品中 汽油馏分约占88％ , 转化率达到100％。B2O3型沸石可用于甲醇转化为 汽油的催化剂，ZSM-5沸石用于甲醇转化为汽油, 表现出自催化性质。
国内发展情况
上世纪60年代左右, 上海试剂五厂等开展沸石分子筛的研制开发 工作, 合成出A 型、X 型、Y型沸石分子筛。 上世纪80年代, 金陵石化有限公司炼油厂首次工业化生产ZSM· 5 沸石分子筛。已有南开大学、北京石科院、兰化炼油厂等单位纷纷 开展ZSM· 5沸石分子筛的开发生产, 并将其广泛应用于催化裂解、辛 烷值助剂、柴油、润滑油降凝、芳烃烷基化、异构化及精细化工等 领域。 中科院大连化物所自上世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成 及改性研究工作, 开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂及甲醇转化制 低碳烯烃催化剂。已完成中试放大试验, 据称, 该研究所采用改性 SAPO-34分子筛催化剂可使二甲醚单程转化率大于97% , 低碳烯烃 选择性达90%。 上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM· 5高硅沸石分子筛结晶 粉体、疏水晶态ZSM· 5吸附剂等系列分子筛, 广泛应用于石油化工中 异构催化, 环保吸附除去废气, 精细化工行业中抑制粘结剂副反应等。
分子筛催化剂研究进展
分子筛催化剂研究进展分子筛催化剂是一类以分子筛为主要活性组分的催化剂，分子筛是一种具有均匀孔道和大比表面积的晶体材料，在催化反应中起到分子尺度筛分和表面活性中心提供的作用。
分子筛催化剂的研究进展主要包括应用领域扩展、催化性能优化和新型分子筛的合成。
首先，分子筛催化剂在应用领域上不断扩展。
最早应用于石油化工领域的分子筛催化剂如ZSM-5型分子筛，在汽油裂化和甲烷转化等反应中取得了成功。
随着人们对环境污染和能源危机的关注，分子筛催化剂逐渐应用于环境保护、新能源和精细化工等领域。
例如，分子筛催化剂在VOCs （挥发性有机污染物）的净化、重金属离子的去除以及甲醇合成等方面展现出了良好的应用潜力。
其次，研究人员通过改性和浸渍等方法对分子筛催化剂进行性能优化。
传统的分子筛催化剂通常存在孔道尺寸过小、酸性不足等问题，限制了其在一些催化反应中的应用。
为了解决这些问题，研究人员通过金属离子交换、酸性修饰和晶格挤压等方法对分子筛进行改性，提高了其催化活性和选择性。
此外，研究人员还通过浸渍等方法向分子筛催化剂中引入其他活性组分，如贵金属、过渡金属和纳米颗粒等，以进一步提高其催化性能。
最后，研究人员不断合成新型的分子筛催化剂。
分子筛的合成方法决定了其晶体结构和孔道结构，直接影响其催化性能。
以往的分子筛催化剂主要是通过水热合成方法制备，由于合成条件的限制，很难合成具有特殊孔结构和高晶体质量的分子筛。
为了克服这一问题，研究人员发展了一系列新型的分子筛合成方法，如溶剂热法、离子液体法和高压合成法等。
这些新合成方法为分子筛催化剂的开发提供了更多的可能性，并且可以调控催化剂的孔径、酸碱性和热稳定性等性能。
总之，分子筛催化剂的研究进展表明其在环境保护、新能源和精细化工等领域具有广阔的应用前景。
未来的研究重点将集中在催化性能的优化、新型分子筛的合成以及催化机理的深入研究上，以推动分子筛催化剂的进一步发展和应用。
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NH3-SCR脱硝催化剂研究进展
分子筛NH 3-SCR 脱硝催化剂研究进展刘军强，贾媛媛，张 鹏，刘光利，唐中华，刘兴誉（中国石油 石油化工研究院 兰州化工研究中心，甘肃 兰州 730060）［摘要］选择性催化还原（SCR ）是目前最有效的脱硝技术，它的核心是脱硝催化剂。
分子筛脱硝催化剂具有很好的脱硝活性和水热稳定性，宽的温度窗口可覆盖低中高温烟气或工业尾气脱硝，是很有应用潜力的SCR 脱硝催化剂。
介绍了分子筛NH 3-SCR 脱硝催化剂的研究现状，包括Fe 系、Cu 系、Mn 系及Ce 系分子筛催化剂，综述了不同拓扑结构的分子筛催化剂（ZSM -5，BEA ，SAPO -n ，SSZ -13）的水热稳定性和脱硝活性，并对分子筛催化剂未来研究进行了展望。
［关键词］分子筛；NH 3-选择性催化还原；氮氧化物；脱硝［文章编号］1000-8144（2020）10-1012-10 ［中图分类号］TQ 426.8 ［文献标志码］AResearch progress of zeolite NH 3-SCR catalysts for NO x removalLiu Junqiang ，Jia Yuanyuan ，Zhang Peng ，Liu Guangli ，Tang Zhonghua ，Liu Xingyu（Lanzhou Petrochemical Research Center ，Petrochemical Research Institute of PetroChina ，Lanzhou Gansu 730060，China ）［Abstract ］Selective catalytic reduction(SCR) is the most effective technology to reduce the emission of nitrogen oxides at present ，and the key to SCR technology is denitration catalysts. Zeolite denitration catalysts have good denitration activity and hydrothermal stability ，and its wide working temperature window can cover low ，medium and high-temperature flue gas or industrial tail gas. Thus ，zeolite catalysts have great application potential. The research status of zeolite catalysts for NH 3-SCR ，including Fe/zeolite ，Cu/zeolite ，Mn/zeolite ，and Ce/zeolite catalysts are introduced. The hydrothermal stability and denitrification activity of zeolite catalysts with different topological structures(ZSM-5，BEA ，SAPO-n ，SSZ-13) are reviewed. Besides ，future research on the zeolite catalyst is also analyzed.［Keywords ］zeolite ；NH 3-SCR ；nitrogen oxide ；denitrationDOI ：10.3969/j.issn.1000-8144.2020.10.014［收稿日期］2020-05-08；［修改稿日期］2020-07-15。
新型分子筛催化剂的研究进展
新型分子筛催化剂的研究进展随着科学技术的不断进步和催化剂研究的发展，新型分子筛催化剂成为当前热门的研究领域之一、分子筛是一种具有特定孔径和结构的微孔材料，具有良好的催化活性和选择性，广泛应用于催化领域。
本文将介绍新型分子筛催化剂的研究进展。
首先，基于分子筛的合成方法不断改进。
传统的分子筛合成方法包括水热合成、气相合成和掺杂合成等，但这些方法在合成速度、晶体尺寸控制以及稳定性方面存在一定的限制。
近年来，研究人员提出了多种新型合成方法，如溶剂热法、微波辅助合成、离子液体模板合成等。
这些方法能够实现快速合成、细微尺寸调控和孔径修饰，从而获得更优异的催化性能。
其次，新型分子筛催化剂在催化反应中展现出更高的活性和选择性。
研究人员通过控制分子筛的晶体结构、形貌和孔隙结构，提高了分子筛的负载能力和催化活性。
例如，将金属离子负载到分子筛的活性位点上，能够提高催化剂对特定反应的催化活性。
同时，通过调控分子筛的孔道结构和孔径尺寸，可实现对反应物分子的选择性吸附和转化，提高产物选择性。
此外，新型分子筛催化剂在环境保护和能源转化领域具有广阔的应用前景。
分子筛可以通过表面修饰和功能化来实现对环境污染物的高效吸附和催化降解，有望用于有机废水处理和大气污染物净化。
同时，分子筛也可以用于催化领域的能源转化，如催化裂化、催化加氢和催化重整等。
这些领域对催化剂的活性和稳定性要求较高，而新型分子筛催化剂具有较高的特异性和选择性，能够满足这些需求。
最后，新型分子筛催化剂的开发离不开理论模拟和先进表征技术的支持。
理论模拟可以通过计算分子筛的结构和催化反应机理，为催化剂设计和性能优化提供指导。
先进表征技术如傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和傅里叶变换核磁共振等，可以对分子筛催化剂的晶体结构、孔隙结构和催化活性进行详细分析，揭示分子筛催化剂的结构性能关系。
综上所述，新型分子筛催化剂的研究已取得了重要进展。
基于新型合成方法和先进的表征技术，研究人员能够合成具有优异性能的分子筛催化剂，并实现对催化反应的高效控制。
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。
负载Pt分子筛催化剂研究进展及应用前景
负载Pt分子筛催化剂研究进展及应用前景负载Pt分子筛催化剂（下文简称Pt/分子筛催化剂）是一种新型的催化材料，在催化领域具有广泛的研究和应用前景。
本文将对负载Pt分子筛催化剂的研究进展及其应用前景进行综述。
首先，我们来了解一下Pt/分子筛催化剂的基本概念和特点。
Pt/分子筛催化剂是通过将贵金属铂（Pt）负载到分子筛材料上制备而成的。
分子筛是一种由硅酸盐、氧化铝等材料组成的多孔结构固体，具有高比表面积和孔隙度，能够提供丰富的活性位点和高的催化活性。
而负载铂的作用是增强催化剂的稳定性和选择性，改善催化反应的效果。
近年来，研究人员对Pt/分子筛催化剂进行了广泛的研究。
首先，研究人员对负载Pt的方法进行了改进和优化，以提高催化剂的负载量和利用率。
例如，采用化学还原法、溶胶-凝胶法等制备方法，在合成过程中控制反应条件，可以实现高效的负载Pt分子筛催化剂的制备。
其次，研究人员对Pt/分子筛催化剂的结构和性能进行了深入研究。
通过X射线衍射、透射电子显微镜等表征手段，可以揭示催化剂的晶体结构、粒径分布和形貌特征。
同时，利用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱等技术手段，可以研究催化剂的表面化学状态和活性位点分布情况。
这些研究有助于深入理解Pt/分子筛催化剂的催化机理，并为进一步优化催化剂的设计和制备提供了基础。
此外，研究人员还探索了Pt/分子筛催化剂在多种重要催化反应中的应用。
比如，在甲醇脱氢制备氢气的催化反应中，Pt/分子筛催化剂表现出优异的催化活性和稳定性，可用于氢能源的生产。
在质子交换膜燃料电池中，Pt/分子筛催化剂作为催化层的关键组成部分，可以提高电池的效率和寿命。
此外，Pt/分子筛催化剂还可以应用于汽车尾气处理、有机合成等领域，具有广阔的应用前景。
尽管Pt/分子筛催化剂在研究和应用方面取得了显著的进展，但仍面临一些挑战和问题。
首先，铂是一种昂贵的贵金属，限制了催化剂的大规模应用。
因此，寻找替代负载金属或开发新型合成方法是今后的研究方向之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
综 述文章编号:1002-1124(2006)02-0027-03 新型分子筛催化剂的研究进展汪慧智(辽宁省大连市渤海实验室,辽宁大连116000) 摘 要:本文主要介绍分子筛材料催化剂的特征、合成工艺、应用及理论研究和发展方向,并对其应用和发展前景作了总结和评述。
关键词:分子筛;催化剂材料;应用中图分类号:T Q424.25 文献标识码:AAdvances in molecular sieve catalystsW ANG Hui-zhi(Dalian Bohai Laboratory,Dalian116000,China) Abstract:Advances in charactere,synthesis technology,application,theoretical research and development direc2 tion of m olecular sieve catalysts material were reviewed in this paper,and their prospect of application were discussed.K ey w ords:m olecular sieve;catalysts material;application 20世纪90年代以来,随着石油化工、精细化工产业的发展和环保要求的日趋严格,对新催化剂材料的需求也不断增加。
目前,国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料[1]。
1 分子筛催化剂的特征分子筛是具有均匀微孔,其孔径与一般分子大小相当的薄膜类物质,是由SiO2、Al2O3和碱金属或碱土金属组成的无机微孔材料,其化学组成式通常表示为:M X O・AlO3・Y SiO2・Z H2O(M:K、Na、Ca、Mg)1930年Panling提出分子筛的结构由SiO4四面收稿日期:2006-01-05作者简介:汪慧智(1973-),男,助理工程师,1996年毕业于沈阳化工学院精细化工系。
体和AlO4四面体以O/(Al+Si)=2(原子比)的比例排列组成的骨架为基体[2]。
按照硅铝比(X)的不同,分子筛可分为低硅(A型),中硅(X、Y型),高硅(ZS M-5型)和全硅型(Silicalite)。
分子筛的耐酸性、热稳定性及催化性能都随X值的不同而有所变化。
1883年Eichhorn首先观察到沸石的离子交换性并进行了应用[3]。
1925年Weigel和Steinheff发现菱沸石脱水后,能强烈吸附H2O和乙醇,而对乙醚、丙酮和苯等都完全不吸附。
1945年Barrer应用天然菱沸石分子筛进行气体分离。
此后,随硅酸盐X射线研究的进展,逐渐掌握了结晶构造和吸附分离性能的关系,相继阐明了各种无机和有机气体的选择性和吸附现象。
1954年第一次人工合成沸石分子筛并作为吸附剂而商品化。
1957～1959年先后合成了A型和X 型分子筛以及与天然八面沸石结构相似的Y型分[2] 胡建芳,张其清,等1[J]1材料研究学报,1994,8(1):82-871[3] Hans J G riesser et al1P olymer international,1992,27:10921[4] ZhangMC,K angET,Neohkg,et al1Adhesion enhancement of thernallyevaporated aluminum to surfaceg graft copolymerized poly(tetrafluoroethylene)film[J]1Journal Adhesion Science T echnology, 1999,13(7):819-8351[5] 马於光,等1[J]1高分子学报,1990,(5):5701[6] Chen X D,Sun R H,H U YJ,et al1[J]1J Radiat Res Radiat Proces,1998,16(4):209-2121[7] 陈晓东,孙瑞焕,等1聚四氟乙烯的CH4/O2混合气体等离子体表面亲水改性研究[J]1辐射研究与辐射工艺学报,2000,18(1):25-291[8] 潘林峰,田晓梅,等1介质阻挡放电处理PTFE的研究[J]1中南民族大学学报,2004,23(1):59-611[9] 方志,邱毓昌,等1用大气压下空气辉光放电对聚四氟乙烯进行表面改性[J]1西安交通大学学报,2004,38(2):190-1941 [10] c1z1liu,et al1[J]1M aterials Chemistry and Physics,2004,85:340-3461Sum125N o12 化学工程师Chemical Engineer2006年2月子筛。
1960年Sand合成了Z eolon分子筛[4]。
60年代后期至70年代初期,M obil公司积极开发高硅分子筛,合成了beta、ZS M系列高硅分子筛,硅铝比达到20～100,其中ZS M-5型分子筛作为催化剂,以甲醇为原料合成汽油所得科研成果引起国际上高度评价。
1977年Flanigen等在不加铝原料的条件下,合成了全硅型分子筛“Silicalite”。
1978年又通过添加氟离子合成了“Fluocilde-Silicalite”分子筛,具有很强的疏水性。
1979年Bibby用NH4OH和四丁基氢氧化铵合成了晶型结构类似ZS M-11的分子筛“Sil2 icalite-2”。
近10多年来,由于对分子筛无机微孔材料不断提出新的性能和结构要求,在分子筛的研究和开发上取得了不少成果。
1982年UCC(联合碳化公司)的Wils on和Flani2 gen等人首次合成20余种AlPO4和S APO4分子筛,从而打破了沸石分子筛由硅氧四面体和铝氧四面体组成的传统观念,同时尝试在水热条件下制备含Fe、Cr、T i等杂原子的分子筛。
同年在国际沸石分子筛会议上,Flanigen提出制备多元多组分金属磷酸盐分子筛的设想,但还是停留在T iO4四面体晶体结构的基础上。
1983年我国地质学家沈今川在美国发现了黄磷铁矿(Cacoxenite)的单晶结构,其孔道(14～20!)由Fe-O八面体、Al-O三角双锥和P-O四面体单元组成[5]。
1986年吉林大学徐如人等发现在合成的PO4-C n(n=1～12)型分子筛中有T iO4和BO3型结构单元存在。
90年代以来,国内外注重大孔分子筛的人工合成和分子筛孔道结构基本单元的多样化的研究,但没有取得突出的成果[5]。
经过几十年的研究和应用实践,国内外学者总结分子筛的共同特征为:(1)只吸附分子直径小且能通过均匀细孔的物质;(2)优先吸附H2O、H2S、NH3等极性物质,吸湿性好;(3)对不饱和度高的物质,有选择性吸附;(4)当被吸附物质的浓度(分压)很低时,仍显示足够大的吸附能力;(5)通过阳离子交换,可以改善分子筛的性能。
近年来,分子筛已逐渐形成一门独立的学科,但是它的结构、性质、合成及应用的研究,打破了传统的学科界限,它与无机化学、表面和胶体化学、有机化学、催化科学、生物化学和固体物理等领域密切相关。
随应用领域的不断扩大,迫切要求用简单的工艺、较低的成本配合先进的手段研制出高性能多功能的新型分子筛。
2 分子筛的合成到目前为止,分子筛的主要的合成方法有水热合成法和水热转化法两种。
2.1 水热合成法早期的分子筛制备都是通过水热合成法。
水热合成法是将合成分子筛所需的4种高活性物质原料(硅化合物、含铝化合物、碱和水)按一定比例配制成反应混合物,混合均匀后成为白色不透明的凝胶,置于反应器内,在一定温度(100～300℃)下进行晶化反应,再通过过滤、洗涤、离子交换、成型、活化等工序即可制得。
这种方法虽然制得的产品纯度高,但由于需要消耗大量碱、水玻璃及Al(OH)3,对原料的性能要求很高,工艺复杂,生产成本高,并且制得的分子筛,强度、吸附性能和热稳定性较差。
2.2 水热转化法水热转化法是用高纯高岭土、膨润土、硅藻土和火山玻璃为原料,经500～600℃温度焙烧,再用过量NaOH溶液处理,经晶化、成型后制得分子筛。
用水热转化法可以制备A、X、Y型分子筛,但由于工艺本身的限制,不能制备高硅分子筛。
并且受矿物本身纯度的限制,制得的分子筛纯度低,活性和结晶度较差。
由于晶化时间长(3～4d),能耗较大,用水热转化法制备分子筛难以形成生产规模[6]。
2.3 其它方法2.3.1 用无机钛源合成T i-H MS中孔分子筛 近年来,以表面活性剂作模板剂,合成MC M-41、H MS、MS U等中孔分子筛的研究十分活跃,这类新型材料具有较大的、可调变的孔径,较好的热稳定性,高表面积和大吸附容量,使其在吸附、分离和催化转化大分子等方面有着广泛的应用前景。
向纯硅基的中孔材料骨架中引入具有氧化还原能力的过渡金属原子,得到的中孔催化剂能够在较温和的条件下实现对有机大分子底物的选择催化氧化,对于各种精细化学品和有机中间体的合成具有重要的意义。
与以静电作用为主的M41S族中孔分子筛相比,以氢键作用为主形成的H MS中孔分子筛具有以下特点: (1)合成条件温和;(2)表面活性剂和硅源前体间以氢键作用结合,可以通过溶剂萃取的方法直接进行模板剂的脱除,有助于降低分子筛的制备成本和减少环境污染[7]。
2.3.2 新型纳米双孔硅铝分子筛的溶胶凝胶法合成 溶胶、凝胶法是合成纳米材料的有效途径,传统的MC M-41中孔分子筛的合成方法都是沿用Beck82汪慧智:新型分子筛催化剂的研究进展 2006年第2期等人最初采用的“水热法”。
将溶胶凝胶法引入到介孔硅铝分子筛的合成过程中,通过对体系溶胶、凝胶过程的控制,合成出具有双孔分布特征且为纳米尺寸的硅铝分子筛。
通过选择适当的原料配比和对体系溶胶-凝胶过程的有效控制,可以在低温下合成具有双孔分布特征和纳米尺寸的硅铝分子筛,分子筛内的孔道有两种类型:呈有序排列的中孔和无序排列的颗粒间孔。
前者是由表面活性剂胶束通过模板作用在颗粒内部形成的,孔径主要集中在2.4nm 左右,而后者则是在溶胶-凝胶过程中分子筛胶体颗粒之间发生相互聚集而形成的颗粒间孔,孔径主要集中在66nm左右[8]。
2.3.3 微波技术在分子筛领域的应用 微波技术通过微波介电效应把某些固体或液体所具有的电磁能转变成热能,从而加速化学反应。
微波技术应用于分子筛领域的研究起始于20世纪80年代,主要涉及分子筛粉末的合成,支撑分子筛膜的制备,分子筛表面负载活性组份,分子筛的改性等方面。
微波在分子筛粉末合成中的应用微波加热合成分子筛与传统方法相比具有反应速度快,反应条件温和,能耗低,分子筛粒度分布窄,合成液配比区间宽的特点,而且合成的分子筛具有较高的纯度,窄的粒径分布和均一的形态。