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沸石(zeolite)的晶体具有许多大小相同的空腔;空腔之间又有许多直径相同的微孔相连,形成均匀的、尺寸大小为分子直径数量级的孔道;
因不同孔径的沸石就能筛分大小不一的分子,故又得名为分子筛(mo1ecularsieve)。
沸石分子筛
历史:
1756年发现第一个天然沸石-辉沸石
1954年沸石的人工合成工业化
在化学工业中作为吸附剂,广泛用于干燥、净化、或分离气体及液体。
1960年代开始用作催化剂和催化剂载体
常用的有A型、X型、Y型、M型和ZSM型等
用研究工作者第一次发表提出的一个或者几个字母来命名。如A型、X型、Y型、ZSM型等;
用离子交换法制得不同型号的分子筛,以离子命名如NaA(钠A)型、KA(钾A)型、CaA(钙A)型,商业上又用4A、3A、5A的牌号来表示。
用相应的天然沸石矿物名称来命名,如M型又可称为丝光沸石型,Y型又可称为八面沸石型;
当合成分子筛中Si和Al被其他原子取代时,就用取代原子命名,如P-L型就是磷原子取代了L型沸石分子筛中的部分Si。
沸石分子筛的命名
沸石分子筛的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体,它们通过氧桥相互联结
沸石分子筛构成
硅氧四面体和铝氧四面体之间的连接
沸石分子筛构成
√
√
×
硅氧四面体和铝氧四面体,它们通过氧桥相互联结成环
环上每一个顶点表示一个硅铝氧四面体(硅铝原子在顶点,氧原子在棱上)。
沸石分子筛构成
各种环连接成笼(cage)
沸石分子筛构成
各种笼(cage)的分类:笼有多种多样,如六方柱笼、α笼、β笼、γ笼(立方体笼)、八面沸石笼等。
沸石分子筛构成
γ笼六方棱柱笼八角棱柱笼
晶穴:沸石分子筛的各种笼叫做晶穴。
主晶穴:沸石中有效体积最大的叫主晶穴.
晶孔:晶穴与外部或者晶穴之间互相联通的部位.
主晶孔:开孔直径最大的晶孔叫主晶孔.
孔道:由晶穴和晶孔构成的通道.
主孔道:主晶穴和主晶孔构成的通道.
晶穴、晶孔和孔道
β笼(方钠石笼)-削角八面体:方钠石的主晶穴
可以看作为在离八面体每个顶角1/3处削去六个角而形成的。
晶穴、晶孔和孔道