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第卷第期化工技术与开发. . ●
年月.
略析分子筛的发展和应用
徐兆瑜
安徽省化工研究院,安徽合肥
摘要:介绍了分子筛的基本分类、特性及其发展概况,以及在有机化学合成方面的一些应用。展望了未来分
子筛在一些新领域的应用前景。
关键词:分子筛;催化剂;沸石
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:——
展望国际催化新材料导向性基础研究和开拓, 径可调变,对反应物和产物有良好的形状选择;结构
新型分子筛催化剂的发现和制造,极有希望引领更稳定,机械强度高,可耐高温~℃,热稳定
新一代绿色石化工艺的出现。年美国性很好,活化再生后可重复使用;对设备无腐蚀且容
公司的研究者,首次合成了一系列硅基介孔分易与反应产物分离,生产过程中基本不产生“三废”,
子筛,揭开了分子筛应用研究的新纪元【。从分废催化剂处理简单,不污染环境。如沸石分子筛是
子筛的发展过程看,主要经历了传统沸石、中孔材料一种四面体结构的硅酸盐,由于含有均匀的微孔结
和复合分子筛个阶段。分子筛的快速发展,带来构,有极高的比表面积大于· ,化学性能
了分子筛结构的多样化,出现了许多改性新品种以稳定,具有极高的吸水能力,应用非常广泛,如择形
及性质的多样性,这些都为新型材料,化工新产品的催化的研究体系,几乎包括了全部的烃类转化和合
开发,新型化工工艺流程的建立、研究和应用提供了成,还有醇类和其它含氮、氧、硫有机化合物以及生
丰富的内容,并展现出了广阔而璀璨的应用前景。物质的催化转化;这些都为基础研究、应用研究和工
业开发开辟了广阔的领域。一些含过渡金属的
分子筛的一般特性
沸石分子筛不仅应用到传统的酸碱催化体系中,而
按照传统定义,分子筛是具有均一结构,能将不且也应用到氧化一还原催化过程中。
同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化
几类分子筛的发展概况
剂。它是一种结晶型的硅铝酸盐,有天然及合成
种,基本可分为、、、和几种型号,研究. 沸石及超细分子筛
者常把它归属固体酸一类。狭义讲,分子筛是结晶沸石分子筛主要有一沸石、沸石、沸
态的硅酸盐或硅铝酸盐,由硅氧四面体或铝氧四面石、沸石、丝光沸石等;非沸石分子筛有、
体通过氧桥键相连,形成尺寸大小为.~. 系列等。沸石催化的反应,如合成丙酸苄
的孔道和空隙体系,从而具有筛分分子的特性。随酯和丙酸戊酯,在沸石上合成乙酸苄酯和在改
着研究的深入,发现分子筛的骨架硅或铝也可由、性的沸石上合成丁酸戊酯等许多方面的研究都
、、、、、、、、、、等原子取取得了工业化成果。—沸石为催化剂的酯
代,其孔径和孔腔也可达到啪以上。因此分子化反应动力学模型已经提出;研究了沸石对
筛按骨架元素组成,又可分为、、***乙酸与苄醇的酯化反应的催化性能,获得了沸
、类;按孔道大小划分,分别有小石用量等各种因素对反应的影响沸石类分子筛的
于、~和大于的分子筛,它们分酸性中心来源于骨架结构中的羟基,包括存在于硅
别称为微孔、介孔和大孔分子筛。截止年铝氧桥上的羟基,它具有很宽的可调变的酸中心和
月,据国际分子筛协会统计,已经确认结构的微孔分强酸度。沸石分子筛是研究最多,应用最广泛的一
子筛已达到余种】,其酸强度能满足不同的酸类分子筛。
催化反应的活性要求;比表面积大,孔分布均匀,孔超细沸石分子筛通常是指尺寸小于几百纳米的
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化工技术与开发第卷
微小固体颗粒,是一类介于原子簇和宏观之间的介目前介孔分子筛按结构可分为类:立方相
观物质;其表面原子数与体相总原子数之比,随粒径.,六方相.,六方相,无序排
尺寸的减少而急剧增大,显示出明显的体积效应、表列的六方结构.,层状不稳定的.,三
面效应和量子尺寸效应,。由于纯硅分子筛水热
独特物理化学性质的新材料。超细沸石又称纳米沸稳定性不高,酸性弱,要达到实用的目的,向介孔分
石,其独特的催化性能和分离气体能力引起人们极子筛系列中引入金属、金属氧化物、有机物等
大注意,已成为催化和材料领域中的研究热点。超催化活性物质的研究显得非常活跃。
细分子筛的晶粒小,孔道短,,且稳
沸石不同,合成方法也比较特别,迄今为止只合成出定性好,但它催化活性低,后来在其骨架上分别引入
、、.、、.、硅沸石等几种类型和,并用处理,使其仍具有中孔分子筛
分子筛。超细沸石作为一种新材料,除用作催化材的特征结构、良好的长程有序性和结晶度,同时,
料外,它在吸附分离方面的应用也正在扩展,将成为一进入..骨架并与骨架原子形
今后沸石分子筛中的研究热点之一,国外已经把它成化学键而产生强酸陛中心,从而提高