沸石分子筛课件-1

Table: Common, trade and patented names of materials associated with the MFI topology AMS-1B BOR-C Encilite USI-108 TS-1 TSZ-III USC-4 NU-4 AZ-1 BoraliteC FZ-1 ZBH TSZ TZ-01 LZ-105 NU-5
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
1959年UCC公司首次推出名为Isosiv的正异构烷烃分离工艺 1962年Mobil Oil公司将合成X型沸石用于制造催化裂化催化剂 19671969年Mobil Oil公司发明了制备高硅和ZSM-5沸石的方法
• 沸石分子筛的分类及代号 Table: The classification and designation for the zeolites
代表性沸石 Linde A 菱沸石 毛沸石 ZSM-23 ZSM-48 镁碱沸石 ZSM-5 ZSM-11 ZSM-12 Linde L 丝光沸石 菱钾沸石 八面沸石 AlPO4-8 VPI-5 三叶沸石 JDF-20 代 号 LTA CHA ERI MTT FER MFI MEL MTW LTL MOR OFF FAU AET VFI CLO 孔道体系 8-8-8 8-8-8 8-8 10 10 10-8 10-10 10-10 12 12 12-8 12-8-8 12-12-12 14 18 20-20-20 20-10-8 维 数 3 3 3 1 1 2 3 3 1 1 2 3 3 1 1 3 3 孔径 / nm 0.41 0.380.38 0.360.51 0.450.52 0.530.56 0.430.55 0.530.56 0.580.54 0.550.59 0.71 0.650.70 0.67 0.74 0.790.87 1.21 1.320.40 1.450.62
沸石与新型分子筛材料
2006年11月
1. 引言
• 分子筛 Molecular sieve 定义：分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当 的一类物质
特点：具有筛分大小不同的流体分子的能力
• 沸石 Zeolite 定义：沸石是具有四面体骨架结构的硅铝酸盐 化学式： M x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] · H2O
超大孔Cloverite和JDF-20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
第一代分子筛：Si/Al10 A型 X型 Y型 L型 型 丝光沸石 毛沸石
特点：低、中硅铝比，笼状孔道结构为主
第二代分子筛：高硅三维交叉直通道，以 ZSM 系列为代表 意义：独特的孔径和孔道，异常显著的择形效果， 使有机反应的分子工程设计成为可能 第三代分子筛：非硅铝骨架的磷酸铝系列分子筛 意义：其科学价值在于给人们以启示，根据结晶的化学原理和 已知氧化物沸石的晶体化学知识，只要条件合适，其它 非硅铝元素也可以形成具有类似硅铝分子筛的结构
特点： 筛分性能
吸附性能
离子交换性能
Fig. Pore size distribution of six materials by BJH method
• 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进行
600
100000 100000 300000
100
16000 11000 3000
40
3000 1200 120
沸石催化剂费用 / 百万美元a 1
生产利润 / 百万美元a 1
600
40000
90
5500
wenku.baidu.com

300
沸石分子筛的年消耗量：合成沸石：1Mt/a
天然沸石：0.1Mt/a 沸石分子筛的年销售额： 总销售额约13亿美元，其中催化剂占7.5亿美元
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
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
Table: The global consumption of the major zeolites and their profits
工艺过程 装置数目/套 催化裂化 450 加氢裂化 115 异构化 160
处理量 / Mt a1
催化剂装填量 / t 沸石催化剂装填量 / t 沸石催化剂消耗量 / t a1
ZKQ-1B
ZMQ-TB
ZSM-5
Silicalite
• 用途和市场 传统领域： (a) 吸附材料：用于工业与环境上的分离、净化和干燥
(b) 催化材料：用于石油加工、石油化工、煤化工、精细化工
(c) 离子交换材料：用于洗涤剂工业，矿厂与放射性废液及废物处理 在高新技术和先进材料方面的应用： (a) 微电子学中的微型器件：分子线路、光晶体管分子开关、传感器、 光储存器等，大规模集成电路中具有低介电常数的多孔材料 (b) 染料-沸石材料复合体作为微型激光器 (c) 在生物和医药领域中应用于酶和蛋白质的固定和分离 (d) 细胞/DNA的分离以用于构建生物微芯片 (e) 用于新型储能材料 (f) 制备导电高分子材料 (g) 微反应器