分子筛复习题及答案

一、简答题（60分）

1.简述分子筛的定义及其应用领域。（12分）

答：分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物.分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛.

多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。

2.分子筛的晶体结构中有哪些结构单元，并说明。（12分）

答：初级结构单元、次级结构单元、特征的链和层状结构单元。

四面体是构成分子筛骨架的最基本结构单元，即初级结构单元。

初级：TO

4

次级：是由初级结构单元通过共享氧原子，按不同的链接方式组成的多元环。特征的链和层状结构单元：分子筛的骨架可以看作是由有限的结构单元或无限的结构单元构成，其中无限的结构单元即是特征的链和层状结构单元。

3.简述水热与溶剂热化学合成方法的特点。（12分）

答：（1）能合成与开发一系列特种价态、特种介稳结构、特种聚集态的新物相与物种。

（2）能够使低熔点、高蒸气压且不能在熔体中生成的物质，以及高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。

（3）水热与溶剂热的低温、等压与液相反应等条件，有利于生长缺陷少、控制取向与完美的晶体，且易于控制产物晶体的粒度与形貌。

（4）由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛和相关物料的氧化还原电位，因此有利于某些特定低价态、中间价态与特殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。

4.分子筛的合成过程中主要影响因素有哪些？（列举6个以上）（12分）

答：硅源，铝源，反应物硅铝比，碱条件，沉化温度和时间，晶化温度和时间，无机阳离子，有机胺结构导向剂和模板剂，醇类型，少量水加入，有机溶剂类型不同

5.当前沸石晶化的机理主要有哪两种观点，并分别解释。（12分）

答：一种为液相转变机理，另一种为固相转变机理。前者认为在晶化条件下，硅铝水凝胶经溶解，溶液中的硅酸根离子与铝酸根离子重新晶化成沸石晶体。后者认为硅酸根离子与铝酸根离子聚合成硅铝水凝胶后，在晶化条件下，凝胶固相中的硅铝酸根离子骨架重排晶化成沸石晶体骨架。

6.IUPAC定义孔的分类

答：小于2nm为微孔（micropore）；2～50nm为介孔（mesoporous）；大于50nm 为大孔(macropore)，有时也将小于0.7nm的微孔称为超微孔。

7.简述方钠石（SOD）分子筛的结构

答:体心立方排列的方钠石笼(SOD或β笼）通过单四或单六元环连接而成,方钠石的结构也可以看作是8将个β笼置于立方体的顶点位置上,相互间共用四元环而连接起来,这样在8个β笼之间又形成一个β笼。一个SOD笼由六个四元环和八个六元环组成,方钠石的孔道窗口仅为六元环。

8.简述沸石晶化过程包括哪几个基本步骤。

答.硅源、铝源形成两种体系分别溶于酸、碱溶液中后，进行混合进行第一次缩聚反应，形成初级凝胶；加热沉化使初级凝胶转化为次级凝胶后，放置在反应釜中晶化。晶化后，使无定形凝胶转化为沸石晶体，完成后进行抽滤并用去离子水洗涤。

9.列举几个常见的合成沸石分子筛的硅源和铝源。

硅源：水玻璃，硅酸钠，硅溶胶，白炭黑，硅脂（硅酸四甲酯、硅酸四乙酯等）铝源：NaAlO2 ,Al2(SO4)3 ,Al2O3 ,Al(NO3)3 ,三水铝石，Al

10.分子筛的修饰与改性主要能改变分子筛的哪些性质。

分子筛的改性，即将活性组分通过不同方式引入分子筛以调变其骨架和表面的理化性质和催化性能是分子筛催化的基础；

1）正离子交换可有效地调变沸石孔径、改变沸石的酸性和催化活性

2）改变硅铝比：低硅沸石脱铝以后，可以提高其热稳定性和水热稳定性，增加酸强度；高硅沸石脱铝以后，可以提高沸石的疏水亲油性，降低酸位密度。3）化学气相沉积和化学也相沉积，可以对沸石的孔口、外表面和笼内表面进行修饰通过控制二氧化硅的沉积量，可对沸石孔径实现精细调变，使沸石吸附剂和催化剂的择形选择性大大提高；还有一种覆盖表面酸性位，阻止外表面发生次级反应，以提高反应的选择性和减少结焦。

4）内表面修饰法：使硅烷等沉积剂可进入沸石孔道，与沸石表面羟基作用放出氢气，而沸石表面被反应产物覆盖，使沸石孔道变窄。

二、论述题

1.结合自己的研究方向，说一说自己的研究课题与分子筛的研究有哪些联系和相关之处。（40分）