沸石分子筛的绿色合成路线
沸石分子筛的绿色合成路线
沸石分子筛材料在石油精细化工及环境治理等方面发挥着巨大的作用。通常，绝大多数沸石分子筛都是需要在有机模板参与的条件下合成，然而使用的大部分模板剂都是有毒的，这对沸石的实际生产应用有着强烈的影响。绿色合成路线是指使用较为绿色的原料来合成目标产品，并且在合成过程中减少甚至消除对环境的负面影响、减少废物的排放和提高效率。
首先，沸石分子筛所需的原料混合后，主要物种硅酸盐与铝酸盐聚合生成硅铝酸盐初始凝胶。这种硅铝酸盐凝胶是在高浓度条件下快速形成的，因此具有很高无序度，但是这种硅铝酸盐凝胶中可能含有某些初级结构单元，如：四元环、六元环等等。同时，这种凝胶和液相之间建立了溶解平衡。另外，硅铝酸根离子的溶度积与凝胶的结构和温度息息相关，随着
晶化温度的变化，这种凝胶和液相之间建立起新的凝胶和溶液的平衡。其次，液相中多硅酸根与铝酸根浓度的增加导致晶核的形成，然后是沸石分子筛晶体的生长。在沸石分子筛的成核和晶体生长过程中，消耗了液相中的多硅酸根与铝酸根离子，从而引起硅铝凝胶的继续溶解。由于沸石晶体的溶解度小于无定形凝胶的溶解度，最后结果是凝胶的完全溶解，沸石分子筛晶体的完全生长。
对于合成沸石分子筛，温度是一个很重要的因素。温度变化会影响水在反应釜中的压力的变化、硅铝酸盐的聚合状态和聚合反应、凝胶的生成和溶解与转变、分子筛的成核与生长以及介稳相间的转晶。相同的体系在不同的温度下可能会得到完全不一样的物相，温度越高得到的沸石的尺寸和孔体积越小，晶体骨架密度相应增大。一般而言在150C以下，初级结构往往是四元环或六元环，而当温度高于150C，则往往是五元环的初级结构单元。由此可见，在高温水热条件下，无机物（主要是硅铝酸盐物种）的造孔规律和晶化温度与水蒸汽压之间存在着密切的联系。
为克服常规水热法合成沸石分子筛过程中由于溶剂水的引入造成的含碱废水排放，合成体系压力过高、单釜产率过低等问题，人们开发出了无溶剂法绿色沸石分子筛合成路线。过对晶化过程中晶化产物的表征结果发现，无溶剂法合成沸石分子筛经历如下过程：晶化初期，
固相原料在无定形二氧化硅中逐渐发生扩散，并伴随着硅物种的聚合；随着晶化时间的延长，无定形的二氧化硅逐渐向晶体转换。总的来说，固相合成反应过程经历了初始原料混合和扩散，硅羟基的不断缩合等过程，最终使得反应原料在固相状态下转换为silicalite-1沸石分子筛。
ZSM-5分子筛的合成与表征
ZSM-5分子筛的合成及表征
摘要 以正丁胺为模板剂，白炭黑为硅源，硫酸铝为铝源，采用水热法合成ZSM-5分子筛。用X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)等手段对其进行了表征。
关键词 ZSM-5分子筛；合成；水热法
ZSM-5 型分子筛是目前重要的分子筛催化材料之一，广泛应用于石油加工、煤化工与精细化工等催化领域[1]。高硅ZSM-5分子筛通常以有机胺为模板剂水热法进行合成，有机模板剂合成具有适用pH范围广，晶型规整等优点。苏建明等[2]以正丁胺为模板剂，合成出高硅铝比的ZSM-5分子筛。孙慧勇[3]等人分别以正丁胺、乙二胺和己二胺作模板剂，用水热合成法制备了粒径在200-1000nm的小晶粒ZSM-5分子筛。本文采用直接配料的方法，以正丁胺为模板剂水热法合成出了ZSM-5沸石分子筛，并用XRD和TGA对其进行了表征。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
氢氧化钠（NaOH(A.R.)）；硫酸铝（Al2(SO4)3·18H2O），化学纯，97.0%, 天津市化学试剂三厂）；白炭黑（C.P.）；正丁胺（C4H11N(A.R.)）；氯化钠（A.R.）；去离子水. X射线衍射仪；电热恒温箱；电磁搅拌器；吸虑装置；不锈钢反应釜；电子天平；烧杯等.
1.2 实验过程 (1) 溶液的配制
A溶液：称取0.375g氢氧化钠(NaOH)和3.21氯化钠（NaCl），溶于20mL去离子水中，然后加入2.47g白炭黑，以磁搅拌器搅拌成均匀胶体。
B溶液：称取0.326g硫酸铝，置于100mL烧杯中，加入10mL去离子水，搅拌至全部溶解。
(2) 成胶过程
将B溶液滴加至正在搅拌的A溶液中，搅拌10min至均匀为止，然后加入1.36mL正丁胺，搅拌均匀。用广泛pH试纸测混合胶体的pH。
(3) 晶化与产物处理
把成胶的混合物装入聚四氟乙烯釜套中，然后放入不锈钢反应釜中，拧紧釜盖，放入电热恒温箱中于180℃晶化7d左右，取出。以水冷至室温后，将产物吸虑，水洗至pH=8~9，于110℃干燥得ZSM-5沸石分子筛原粉。
化工行业精细化工与绿色生产方案
化工行业精细化工与绿色生产方案
第1章 绪论 ..................................................................................................................................... 3
1.1 研究背景与意义 ............................................................................................................... 3
1.2 精细化工发展概况 ........................................................................................................... 3
1.3 绿色生产理念及其在精细化工中的应用 ....................................................................... 3
第2章 精细化工产品概述 ............................................................................................................. 4
2.1 产品分类与特性 ............................................................................................................... 4
2.2 主要精细化工产品简介 ................................................................................................... 4
分子筛的合成、表征及性能研究
设计型化学实验
分子筛的合成、表征及性能研究
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分子筛的合成、表征及性能研究
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Z S M－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[1]。
化学新型绿色催化剂——分子筛催化剂
《化学化工前沿讲座》结课论文
1 化学新型绿色催化剂——分子筛催化剂
【摘要】 对微孔分子筛催化剂，介孔分子筛催化剂，复合分子筛催化剂进行了介绍，并简述其当今的研究现状和应用。最后，笔者简要分析了分子筛催化剂的绿色化特点。
【关键词】 分子筛催化剂；复合；研究与应用；绿色化学
New Green Chemical Catalysts
Molecular Sieve Based Catalysts
Abstract The microporous catalysts,mesoporous catalysts and the composite
molecular sieve catalysts are introduced in the passage. And the current research
status and application of those catalysts are also briefly introduced. At last, the
author analyses the greening characteristics of molecular sieve based catalysts.
Key words molecular sieve based catalysts, composite, analysis and application,
green chemistry
前言
在学习《化学化工前沿知识讲座》的基础上，针对我要选择的应用化学的专业方向——精细化工，通过查阅资料等，对新型绿色催化剂——分子筛，进行了初步的研究。为扩展自己的专业知识面，以及对大学即将进行的研究（科讯二、毕设），做好资料上的充分准备。
1 分子筛催化剂（molecular sieve based catalysts）
分子筛，是具有均一微孔结构而能将不同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化剂。是一种结晶型的硅铝酸盐，有天然和合成两种，其组成SiO2与Al2O3之比不同，商品有不同的型号。在化学工业、石油工业及其他部门，分子筛广泛应用于气体和液体的干燥、脱水、净化、分离、回收及催化裂化等石油加工过程的反应。分子筛使用后可以再生。
多孔型分子筛材料的结构、性能与应用
1 多孔型分子筛材料的结构、性能与应用 摘要：简要介绍了沸石分子筛的基本结构、物理化学性质以及作为多功能材料在吸附剂、阳离子交换剂和催化剂等方面的应用。 关键词：沸石；分子筛；多孔材料；催化剂 沸石是一类硅酸铝盐多孔晶体材料，由SiO2, Al2O3, H2O, Na2O, K2O和CaO等主要成分组成，其结晶水在加热能形成水蒸气释放，因此其英文名（zeolite）源于希腊语沸腾的石头的意思。沸石失去孔道中的结晶水后，可以吸附多种气体分子，由于其孔道均匀，同时尺寸为分子大小水平，因此显示非常独特的根据分子大小和形状进行选择性吸附和分离的性能。为此，通常又将沸石称作分子筛（molecular sieve）。 沸石作为天然矿物质18世纪发现于火山岩中，最初仅得到了一部分矿物学家和物理化学家的关注。此后随着上述沸石的特性和功能的发现，同时认识到沸石是解决石油化工、资源和能源及环境等领域中有关国计民生问题的重要功能材料，20世纪中期模拟自然界沸石生成的条件，兴起了沸石分子筛的水热合成研究，不仅成功合成出与天然沸石具有相同晶体结构的分子筛，而且研发出了一系列结构新型的人工合成沸石分子筛。目前，晶体结构得到解析并获得国际沸石学会承认的沸石分子筛的种类已接近180种，其中绝大部分是人工合成结构，其数目还在逐年增加。 沸石分子筛作为一类多孔性功能材料被广泛应用于原油裂解生产汽柴油的催化剂、替代液体酸的固体催化剂、吸附剂、阳离子交换剂、气体及烃类分离剂，同时在肥料和动物饲料添加剂、土壤改良剂、造纸用填充剂以及塑料添加剂等方面也有着实质性或潜在的应用。 1 沸石的组成和晶体结构特征 沸石分子筛是具有规则的均匀微孔结构的一类硅铝酸盐。其化学组成为：M2/n • Al2O3 • xSiO2 • yH2O，式中，M：金属阳离子；n：金属阳离子的价态；x： 硅铝比； y：饱和水分子数。构成沸石分子筛骨架的基本结构为硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体(AlO4)。在这种四面体中，中心是硅(铝)原子，每个硅(铝)原子的周围有四个氧原子；硅氧四面体和铝氧四面体之间通过氧桥相互连结而形成多元环；各种多元环三维地相互联结形成更复杂、中空的多面体，这些多面体再进一步排列，形成孔穴、孔口和孔道，形成三维网络晶体结构。硅（铝）氧四面体连接方式的不同理论上能够形成数千种不同晶体结构。 （Ⅰ）孔穴(笼)：硅氧四面体通过氧桥相互连结可形成多元环，而各种不同的多元环通过氧桥相互连结，形成具有三维空间的多面体；这些多面体是中空的笼状，故又称为笼。对X、Y型分子筛来说，β笼是最重要的一种孔穴，主孔穴是八面沸石笼。 （Ⅱ）孔口：孔穴与外部或其它孔穴相通的部位，各种离子或流体分子能否进入2 进入沸石晶体的内部，是由主孔口的有效孔径控制的。 （Ⅲ）孔道：在沸石晶体的内部，由孔穴和孔口相互联结而形成的通路。 图1为2个具有代表性的分子筛Y（FAU八面沸石结构）和ZSM-5（MFI结构）的晶体构造模型图，前者孔道中含有笼状孔穴，而后者则为孔道相互交叉的孔道结构。 2 沸石分子筛的合成 分子筛的合成实际就是将无定形的金属或非金属氧化物经过各种可行的晶化方式转变为具有有序孔道结构的多孔化合物的过程。最初人工分子筛的合成模拟天然沸石的形成条件，都是采取高温高压的水热合成技术。但随着分子筛合成技术的发展以及先进仪器的运用，许多新的合成方法也开始用于分子筛的合成并取得很好的成果。目前分子筛的合成主要有水热法、溶剂热法、氟化物体系法、干胶法和微波辐射法等。不管采用哪种方法，分子筛晶体结构的形成一般包括固体溶胶的溶解及均一化、晶核的形成和晶核的生长这几个主要步骤。值得一提的是虽然分子筛是无机多孔材料，但是新型晶体结构分子筛的人工合成往往离不开使用有机胺为结构导向剂。在水热体系中，负电性的硅氧物种与正电性的有机胺离子相互作用，有利于晶核的形成，采用不同分子大小和种类的有机胺，有可能形成晶体结构新颖、孔道大小不同和形状独特的分子筛。有机胺离子在晶化过程中被包裹在分子筛晶体之中，造成其孔道堵塞，但经空气中高温焙烧后这些有机物容易得到去除。 3. 沸石分子筛的应用 3.1 分子筛吸附剂 FAU八面沸石结构 ZSM-5（MFI结构） 图 1 典型分子筛的晶体结构模型图 3 沸石分子筛具有孔径尺寸为亚纳米级的均匀孔道、高比表面积（最高可达1000 m2 g-1，绝大部分为孔道内表面积）和独特的表面电场，显示与活性炭、硅胶、活性氧化铝等常规吸附剂不同的吸附性能，沸石对极性分子表现出特异的亲和力，同时具有独特的筛分分子的能力。分子筛吸附剂在石油化工领域得到了广泛的应用，具有分离效力高、操作比较简单、经济效益好的优点。 得到工业应用的分子筛吸附剂，按晶体结构分类虽然主要局限于A型沸石、八面沸石结构的X以及Y沸石和丝光沸石等几种类型，但是，通过离子交换对分子筛进行修饰改性，控制其吸附性能，同时选择适合所需处理流体物性的吸附操作体条件，如表1所示，分子筛吸附剂具有广泛的工业应用。 表 1 沸石分子筛吸附剂和工业应用实例 晶体结构 阳离子 用途 晶体结构 阳离子 用途 A Na 空气干燥 X Na 溶剂精制 芳香族液体干燥 丙烷和丁烷脱臭 天然气干燥 天然气精制 变压器油干燥 用于深冷分离氧气的精制 氟利昂（R-12）干燥 大气中氧气的浓缩 K 石脑油裂解气干燥 Ca 氢气精制 氟利昂（R-22）干燥 一氧化碳回收 烯烃气体干燥 Y Ba+K C8芳香族异构体的分离 丙酮干燥 丝光沸石 Na 氧气和氮气的分离 聚氯乙烯单体干燥 氢气精制 醇类干燥 一氧化碳浓缩 Zn+K 一硅烷干燥 稀有气体精制 Ca 氢气精制 Ca 氢气精制 正异构烷烃的分离 氧气和氮气的分离 天然气精制 C4异构体的分离 3.2 分子筛阳离子交换剂 硅铝分子筛的晶体骨架中，+3价的铝离子与+4价的硅离子通过氧桥四配位连接，为此铝氧四面体带有一个负电荷，其邻近的孔道中必须存在阳离子使得晶体骨架保持电中性。分子筛阳离子的数目与骨架上的铝离子成正比关系，而且具有4 可逆交换的特点。这种组成和结构特点，赋予了分子筛阳离子交换的功能。其中A型分子筛作为洗衣粉助洗剂（builder）的应用就是一个非常有实际价值的典型例子。 20世纪中期随着家用自动洗衣机在西方发达国家的大规模推广使用，洗衣粉的消耗量大幅度增加。为了保证洗衣粉中表面活性剂不受自来水（硬水）中钙镁等离子的影响，当初的洗衣粉中均添加了多聚磷酸钠助洗剂捕捉钙镁离子。随着对河海水质的富营养化引起的红潮以及环境的恶化等问题的认识提高，作为污染源之一的含磷洗衣粉的使用逐渐受到限制。低磷或无磷洗衣粉助洗剂的开发成为一个世界范围亟待解决的关键课题。虽然对一些有机酸钠作为替代助洗剂进行了研发，但低磷或无磷洗衣粉的真正大规模推广和应用是在发现NaA分子筛是一种有效的助洗之后。该分子筛中硅铝的原子比例为1左右，含有高浓度阳离子交换中心。如图2所示，添加到洗衣粉中的NaA分子筛可以通过2个+1价钠离子与硬水中1个钙或镁等+2价离子交换，有效地将水中碱金属离子吸附到分子筛中，实现硬水的软化，保证了洗衣粉中表面活性剂的洗涤能力。同时通过在合成上下功夫，将NaA的晶体颗粒大小控制在纳米级水平，使得使用后的分子筛固体颗粒在短时间内降解为无定形硅铝氧化物，避免了水管道的淤塞和环境污染等问题。作为离子交换剂分子筛的用途不仅局限于洗衣粉助洗剂，还有望在造纸、合成树脂、建材、水处理、农药以及核废弃物处理等领域得到更广泛的应用。 图2 分子筛离子交换剂软化水质的过程 3.3 分子筛催化剂 3.3.1 固体酸催化剂 根据硅铝分子筛的阳离子交换性能，可以将其阳离子位上的钠或钾等碱金属离子用质子H+替换，得到显示酸性质的固体酸分子筛。
绿色化学
.
;.. 名词解释
绿色化学：利用化学原理和新化工技术，以“原子经济性”为基本原则，从源头上减少或消除污染，最大限度地从资源合理利用、生态平衡和环境保护等方面满足人类可持续发展的需求，实现人与自然的协调与和谐。
原子经济性：高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中，达到零排放，即不产生副产物或废弃物。
水热合成法：在密闭系统中，以水为溶剂，在一定的温度和水的自生压力下，原始混合物进行反应合成无机材料的一种方法。
溶胶-凝胶法：将烷氧金属或金属盐在一定条件下水解缩合成溶胶，再经溶剂挥发或加热处理转化成网状结构的凝胶的过程。
聚合物模板法：模板法是选用一种价廉易得、形状容易控制、具有纳米孔道的基质材料中的空隙作为模板，导入原料于模板孔隙中反应，通过模板材料的限制作用，达到物理和化学反应的控制，最终得到微观和宏观结构可控的新颖材料的方法。
离子液体（ionic liquid）：由有机阳离子和无机阴离子构成的、在室温或近室温下呈液态的盐类化合物，亦称室温熔融盐和室温离子液体。
凝胶效应（英文）：Trommsdorff效应 随转化率的提高，乳胶粒中单体浓度减低，反应速率本应下降，但在阶段Ⅲ中由于链终止反应速率急剧下降，反应速率随转化率增加而大大加速的现象。
高分子辐射交联技术：就是利用高能或电离辐射引发聚合物电离与激发，产生一些次级反应，进而引起化学反应，在大分子间实现化学交联，促使大分子间交联网络的形成，是聚合物改性制备新型材料的有效手段之一。
绿色农药：是用无公害的原材料和不生成有害副产物的工艺制备的生物效率高、药效稳定、易于使用、对环境有好的农药产品。
生物柴油：是指以油料作物（大豆、棉子和油菜籽等）、油料林木果实（油棕和黄连木等）、油料水生植物（工程微藻等）、动物油脂、废餐饮油等为原料与醇类进行酯交换制成的脂肪酸酯。是一种洁净、可再生的生物燃料。是一种优质的传统柴油代替品。
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
合成 材料 组成、结构 性能
介孔分子筛 大分子吸附
氧化硅介孔
硅 结 构
铝 导 向 小分子吸附
比 剂
A 型 M m/2O· Al 2O3
沸石分子筛 X 型 · nSiO 2· xH 2O
Y 型 微孔
离子交换
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、
小划分，小于 2 nm称为微孔分子筛， 2～ 50
分子筛。按照分子筛中硅铝比的不同， 可以分为
磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛。 按孔道大
nm称为介孔分子筛，大于 50 nm称为大孔
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
ZSM-5分子筛合成和改性的研究进展
ZSM-5分子筛合成和改性的研究进展
摘要：ZSM-5分子筛在工业中应用广泛。本文详细阐述了 ZSM-5沸石分子筛的
各种合成方法，并介绍了常用的高温水热处理、金属改性和磷改性等改性技术现 状及其应用。
关键词：ZSM-5，分子筛，合成，改性
ZSM-5沸石分子筛是Mobil公司于20世纪70年代开发的一种高硅三维交叉 直通道的新结构沸石分子筛。ZSM-5分子筛属高硅五元环型沸石，其基本结构 单元由8个五元环组成，这种基本结构单元通过共边联结成链状结构， 然后再围
成沸石骨架，其理想晶胞组成为：N&（AlnSi96-nOl92）• 16H20。该沸石分子筛亲油
疏水，热和水热稳定性高，大多数的孔径为 0.55nm左右，属于中孔沸石。由于
其独特的孔结构不仅为择形催化提供了空间限制作用，而且为反应物和产物提供 了丰富的进出通道，也为制备高选择性、高活性、抗积炭失活性能强的工业催化 剂提供了晶体结构基础。由此，其成为了石油工业中择形反应中最重要的催化材 料之一。不仅如此，ZSM-5分子筛在精细化工和环境保护等领域中也得到了广 泛的应用。因此，对ZSM-5分子筛的研究具有重要的理论意义和实践价值。
本文在介绍ZSM-5分子筛结构的基础上，分析总结了 ZSM-5分子筛的各种 合成方法，如有机胺合成，无机胺合成等方法。此外，浅述了 ZSM-5分子筛在 改性方面的研究，以及未来ZSM-5分子筛的重点研究方向。
1 ZSM-5分子筛的结构
ZSM-5分子筛属于正交晶系，晶胞参数 ⑴为a=2.017nm, b=1.996nm,
c=1.343nm。ZSM-5 的晶胞组成可表示为 Nan（AlnSi96-nO192）• 16H2O。式中 n 是晶 胞中Al原子个数，可以由0~27变化，即硅铝物质的量比可以在较大范围内改变，
但硅铝原子总数为96个。
ZSM-5分子筛的晶体结构由硅（铝）氧四面体所构成。硅（铝）氧四面体通过公
沸石分子筛的绿色合成路线_历_阳_孙洪满_王有和__许本静_阎子峰
ＰＲＯＧＲＥＳＳ
ＩＮＣＨＥＭＩＳＴＲＹ化学进展
ＤＯＩ：１０７５３６／ＰＣ１５０１１２
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｏｇｃｈｅｍ．ａｃ．ｃｎ ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１５，２７（５）：５０３～５１０沸石分子筛的绿色合成路线∗
历 阳１ 孙洪满１，２ 王有和１，２∗∗ 许本静１ 阎子峰１∗∗
（１．中国石油大学重质油国家重点实验室 中国石油催化重点实验室 青岛２６６５８０；２．中国石油大学
（华东）理学院 青岛２６６５８０）
摘 要 沸石分子筛因具有独特的孔道结构、较强的酸性和高的水热稳定性，在吸附分离、催化和离子交换
等领域得到了广泛的应用。沸石分子筛的合成方法大多采用水热法，需要使用大量含硅铝的化工产品和有
机模板剂，导致沸石分子筛的合成成本较高、效率较低，且环境污染较为严重，因此沸石分子筛高效绿色合成
路线的研究具有重大意义。本文主要从沸石分子筛的合成原料绿色化、合成条件绿色化以及合成方法绿色
化等三个方面综述了国内外沸石分子筛绿色合成路线的研究新进展，并提出现有沸石分子筛绿色合成路线
存在的问题以及将来的发展方向。关键词 沸石分子筛 天然矿物 无胺法 无溶剂法 绿色合成路线
中图分类号：Ｏ６４３３６；ＴＱ４２６６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５⁃２８１Ｘ（２０１５）０５⁃０５０３⁃０８
收稿：２０１５年１月，收修改稿：２０１５年１月，网络出版：２０１５年５月５日 ∗国家自然科学基金委员会⁃中国石油天然气集团公司石油化工联合基金项目（Ｎｏ．Ｕ１３６２２０２）和中国石油大学（华东）研究生创新工程项
目（Ｎｏ．ＹＣＸ２０１４０３７）资助ＴｈｅｗｏｒｋｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＪｏｉｎｔＦｕｎｄｓｏｆＮＳＦＣ⁃ＣＮＰＣ（Ｎｏ．Ｕ１３６２２０２）ａｎｄＰｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（ＥａｓｔＣｈｉｎａ）（Ｎｏ．ＹＣＸ２０１４０３７）．∗∗Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙｈｅｗａｎｇ＠ｕｐｃ．ｅｄｕ．ｃｎ；ｚｆｙａｎｃａｔ＠ｕｐｃ．ｅｄｕ．ｃｎＧｒｅｅｎＲｏｕｔｅｓｆｏｒＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＺｅｏｌｉｔｅｓ∗
分子筛实验报告 2
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