多孔沸石分子筛材料PPT课件
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进行了大量引人注目的开创性研究，对已知的沸石按其对不同 尺寸 分子 分能力进行了系统的分类； 1948年Barrer首次报道了天然丝光沸石的人工合成； 19491954年间Milton和Breck研制了一系列有工业应用价值的沸石， 称之为Linde A，X和Y型沸石；
Tianjin University
2.1 沸石分子筛的结构
✓次级结构单元：由 (SiO4)或(AlO4)通过氧桥形成的环状结构。
多元环的最大直径
Tianjin University
2.1 沸石分子筛的结构
✓笼--通过氧桥连接成具有三维空间的多面体，多面体呈中空的
笼状，也有称为空腔。是构成各种分子筛的主要结构单元。
Tianjin University
笼有多种多样，如 六方柱笼、立方体笼、 笼、 笼、笼、八 面沸石笼等。笼再进一步排列即成各种沸石的骨架结构。
Tianjin University
六方柱笼结构特征： 由六个四元环和两个六元环组成。
立方体笼结构特征： 由六个四元环组成。
Tianjin University
笼结构特征：
➢ 笼可以看作为在离八面体每个顶角1/3处削去六个角而
Y型 Na56 [Al56 Si136 O384]264H2O
Tianjin University
X和Y型分子筛的结构单元与A型分子 筛相同，也是8个笼，只是排列方式 不同。在 X和Y型分子筛中， 笼是按 金刚石晶体式样排列的，金刚石结构 中的每一个碳原子由一个笼代替，相 邻的笼通过六元环以T-O-T键联结。
形成的。在削去顶角的地方形成六个四元环。原来八个 三角面变成六元环，顶点成了24个(即24个硅铝原子)。
➢ 笼进一步连接构成A型、X型和Y型分子筛。
Tianjin University
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笼结构特征：
以笼为结构单元，将笼置 于立方体的8个顶点上，相 互之间以四元环通过立方体 笼连接起来，而形成的一个 新的更大的笼叫笼。
笼按上述方式联结时围成了一个二十 六面体笼，称为八面沸石笼或超笼， 直径1.8 nm，是八面沸石的主要孔笼.
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ZSM-5 分子筛：
理想晶胞组成：Nan [AlnSi96-nO192]•16 H2O 结构特点：由8个五元环组成的结构单元通过共边联结成链状
结构，然后扩展成层状，许多这样的层叠起来形成ZSM-5沸石 孔道： ZSM-5的主孔道窗口为十元环，孔道体系是三维的，
8个笼和12个立方体笼联结 而成，并形成一个新的更大 的笼叫笼。
笼总共由12Байду номын сангаас四元环、8个 六元环和6个八元环组成的 26面体。
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2.3 几种常用的分子筛
A 型分子筛:Na96 [Al96 Si96 O384]216H2O
A型分子筛是8个笼和12个立方 笼联结而成，并形成一个新的 更大的笼叫 笼。它是A型分子筛的主晶穴。 笼与 笼之间 通过八元环互相连同，其直径约为0.4 nm ，故称4A分子筛。
1. 沸石分子筛的发展历史
1962年Mobil Oil公司将合成X型沸石用于制造催化裂化催化剂； 1964年Breck成功地合成与开发Y型沸石，且在催化转化发挥了极为 重要的作用； 19671969年Mobil Oil公司发明了制备高硅和ZSM-5沸石的方法； 1982年Wilson等报道了AlPO4分子筛的研究，随后又介绍了与其相 似的SAPO、MeAPO、MeAPSO、ElAPO、ElAPSO分子筛； 1983年Taramasso成功合成了钛硅分子筛，称为TS-1； 1988年Davis成功合成了具有十八元环的VIP-5分子筛； 1992年Kresge用表面活性剂合成了一系列全新的MCM介孔分子筛； 20世纪90年代Estermann和徐如人分别报道了两种新的具有二十元 环的超大孔Cloverite和JDF-20分子筛；
当A型分子筛中的Na+有70%以上被Ca2+交换，八元环的孔径增 至为0.5 nm ，称5A分子筛。
当A型分子筛中的Na+有70%以上被K+交换，八元环的孔径减小 为0.3 nm，称3A分子筛。
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八面沸石和 X、Y型分子筛：
八面沸石的名称来自于天然矿物。人工合成的X和Y型分 子筛的晶体结构与八面沸石的结构相同。 X、Y分子筛的区别只在于硅铝比的不同Si/Al=1-1.5为X型 ，1.5-3.0 为 Y 型； 理想晶胞组成：X型 Na86 [Al86 Si106 O384]264H2O
骨架中平行于c轴方向的十元环孔道呈直线形，孔径约为0.51 0.55nm；平行于a轴方向的十元环孔道呈“Z”字形，其拐角为 150左右，孔径约为0.53 0.56nm
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2.1 沸石分子筛的结构
✓ 初级结构单元(TO4四面体):
硅氧四面体和铝氧四面体相互联结时遵守如下规则： (a) 四面体中的每个氧原子都是共用的; (b) 相邻的两个四面体之间只能共用一个氧原子; (c) 两个铝氧四面体不直接相联.
Tianjin University
多孔沸石分子筛材料
天津大学
Tianjin University
1. 沸石分子筛的发展历史
1756年瑞典矿物学家Cronstedt发现天然硅铝酸盐矿物； 1840年Damour首先注意到沸石晶体具有可逆的吸脱水作用； 1858年Eichhorn发现天然沸石与土壤一样有离子交换性质； 1862年St. Claire-Deville首次用水热方法合成了插晶菱沸石； 1930年Taylor和Pauling用X射线方法测定了第一个沸石晶体结构； 1932年McBain最早提出了“分子筛”这个专用名词； 20世纪3040年代英国科学家Barrer在沸石的吸附和水热合成方面
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2. 沸石分子筛的组成与结构
2.1 沸石分子筛组成：
✓ 沸石晶胞的化学式：M2/nO•(Al2O3)•m(SiO2)•pH2O M----金属阳离子或有机阳离子； n----金属阳离子的价数； m----SiO2摩尔数，数值上等于SiO2与Al2O3的摩尔 比，又简称硅铝比； p----H2O的摩尔数。
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2.1 沸石分子筛的结构
✓次级结构单元：由 (SiO4)或(AlO4)通过氧桥形成的环状结构。
多元环的最大直径
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2.1 沸石分子筛的结构
✓笼--通过氧桥连接成具有三维空间的多面体，多面体呈中空的
笼状，也有称为空腔。是构成各种分子筛的主要结构单元。
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笼有多种多样，如 六方柱笼、立方体笼、 笼、 笼、笼、八 面沸石笼等。笼再进一步排列即成各种沸石的骨架结构。
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六方柱笼结构特征： 由六个四元环和两个六元环组成。
立方体笼结构特征： 由六个四元环组成。
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笼结构特征：
➢ 笼可以看作为在离八面体每个顶角1/3处削去六个角而
Y型 Na56 [Al56 Si136 O384]264H2O
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X和Y型分子筛的结构单元与A型分子 筛相同，也是8个笼，只是排列方式 不同。在 X和Y型分子筛中， 笼是按 金刚石晶体式样排列的，金刚石结构 中的每一个碳原子由一个笼代替，相 邻的笼通过六元环以T-O-T键联结。
形成的。在削去顶角的地方形成六个四元环。原来八个 三角面变成六元环，顶点成了24个(即24个硅铝原子)。
➢ 笼进一步连接构成A型、X型和Y型分子筛。
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笼结构特征：
以笼为结构单元，将笼置 于立方体的8个顶点上，相 互之间以四元环通过立方体 笼连接起来，而形成的一个 新的更大的笼叫笼。
笼按上述方式联结时围成了一个二十 六面体笼，称为八面沸石笼或超笼， 直径1.8 nm，是八面沸石的主要孔笼.
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ZSM-5 分子筛：
理想晶胞组成：Nan [AlnSi96-nO192]•16 H2O 结构特点：由8个五元环组成的结构单元通过共边联结成链状
结构，然后扩展成层状，许多这样的层叠起来形成ZSM-5沸石 孔道： ZSM-5的主孔道窗口为十元环，孔道体系是三维的，
8个笼和12个立方体笼联结 而成，并形成一个新的更大 的笼叫笼。
笼总共由12Байду номын сангаас四元环、8个 六元环和6个八元环组成的 26面体。
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2.3 几种常用的分子筛
A 型分子筛:Na96 [Al96 Si96 O384]216H2O
A型分子筛是8个笼和12个立方 笼联结而成，并形成一个新的 更大的笼叫 笼。它是A型分子筛的主晶穴。 笼与 笼之间 通过八元环互相连同，其直径约为0.4 nm ，故称4A分子筛。
1. 沸石分子筛的发展历史
1962年Mobil Oil公司将合成X型沸石用于制造催化裂化催化剂； 1964年Breck成功地合成与开发Y型沸石，且在催化转化发挥了极为 重要的作用； 19671969年Mobil Oil公司发明了制备高硅和ZSM-5沸石的方法； 1982年Wilson等报道了AlPO4分子筛的研究，随后又介绍了与其相 似的SAPO、MeAPO、MeAPSO、ElAPO、ElAPSO分子筛； 1983年Taramasso成功合成了钛硅分子筛，称为TS-1； 1988年Davis成功合成了具有十八元环的VIP-5分子筛； 1992年Kresge用表面活性剂合成了一系列全新的MCM介孔分子筛； 20世纪90年代Estermann和徐如人分别报道了两种新的具有二十元 环的超大孔Cloverite和JDF-20分子筛；
当A型分子筛中的Na+有70%以上被Ca2+交换，八元环的孔径增 至为0.5 nm ，称5A分子筛。
当A型分子筛中的Na+有70%以上被K+交换，八元环的孔径减小 为0.3 nm，称3A分子筛。
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八面沸石和 X、Y型分子筛：
八面沸石的名称来自于天然矿物。人工合成的X和Y型分 子筛的晶体结构与八面沸石的结构相同。 X、Y分子筛的区别只在于硅铝比的不同Si/Al=1-1.5为X型 ，1.5-3.0 为 Y 型； 理想晶胞组成：X型 Na86 [Al86 Si106 O384]264H2O
骨架中平行于c轴方向的十元环孔道呈直线形，孔径约为0.51 0.55nm；平行于a轴方向的十元环孔道呈“Z”字形，其拐角为 150左右，孔径约为0.53 0.56nm
Tianjin University
2.1 沸石分子筛的结构
✓ 初级结构单元(TO4四面体):
硅氧四面体和铝氧四面体相互联结时遵守如下规则： (a) 四面体中的每个氧原子都是共用的; (b) 相邻的两个四面体之间只能共用一个氧原子; (c) 两个铝氧四面体不直接相联.
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多孔沸石分子筛材料
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1. 沸石分子筛的发展历史
1756年瑞典矿物学家Cronstedt发现天然硅铝酸盐矿物； 1840年Damour首先注意到沸石晶体具有可逆的吸脱水作用； 1858年Eichhorn发现天然沸石与土壤一样有离子交换性质； 1862年St. Claire-Deville首次用水热方法合成了插晶菱沸石； 1930年Taylor和Pauling用X射线方法测定了第一个沸石晶体结构； 1932年McBain最早提出了“分子筛”这个专用名词； 20世纪3040年代英国科学家Barrer在沸石的吸附和水热合成方面
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2. 沸石分子筛的组成与结构
2.1 沸石分子筛组成：
✓ 沸石晶胞的化学式：M2/nO•(Al2O3)•m(SiO2)•pH2O M----金属阳离子或有机阳离子； n----金属阳离子的价数； m----SiO2摩尔数，数值上等于SiO2与Al2O3的摩尔 比，又简称硅铝比； p----H2O的摩尔数。