Part 1-沸石分子筛的结构
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ຫໍສະໝຸດ Baidu次孔）。
DICP
14 14
四、多孔无机材料的应用简述
• 沸石用作吸附材料：干燥、纯化和分离气体或液体。
• 低硅沸石有极强的吸附水能力，是非常好的干燥剂。
• 沸石用作择形催化剂：反应物或产物分子形状和大小。
• 沸石直接用作酸性催化剂或氧化催化剂：FCC。
• 沸石用作活性金属和反应基团的载体：加氢裂化。
无机多孔材料合成及 其催化应用
DICP
1/142
教学内容和目的
掌握无机多孔材料（特别是沸石分子筛和介孔材 料）的结构特征、性能特点、表征方法、一般合 成规律
了解无机多孔材料在化学、化工和环保等领域内 的应用，特别关注其在催化领域内的应用
了解无机多孔材料领域内的最新研究进展和发展 趋势。
DICP
2
主要参考书籍
分子筛与多孔材料化学；徐如人、庞文琴； 2004
沸石分子筛的结构与合成；徐如人、庞文琴、 屠昆岗；1987
沸石催化与分离技术；高滋；1999 沸石分子筛催化；陈连璋；1990 多孔材料检测方法；刘培生、马晓明；2006 相 关 的 科 技 期 刊 ， 例 如 : Zeolites; Micro.
Ordered
Porous Porous Materials Materials
Zeolitelike Porous Materials
Microporous (Molecular sieve)
Zeolite
AlPO4 MeAPO Phosphates SAPO MeAPSO others
Others
Meso.Mater.; J. Mater. Chem.; Chem. Mater.
DICP
3
Part A 无机多孔材料概述
DICP
4
Contents
1、无机多孔材料的分类 2、常见的无机多孔材料 3、无机多孔材料制备方法简述 4、多孔无机材料的应用简述
DICP
5
一、多孔无机材料的分类
按照国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）的定义，多孔材料 按孔直径分为三类：
DICP
10
Fig. Pore size distribution of six materials by BJH method
DICP
11
规则微孔: 0.3～1.5 nm 沸石分子筛: 50～60’s 开始合成: 最重要炼油催化剂
规则介孔: 2～50 nm 硅基和非硅基介孔材料；MCM-41: 1992 首先报道(Nature)
MxSy, SiO2-GeO2
Non-zeolite Carbon molecular sieve
Zeolite-like MCM-41, SBA-15, MxOy
Mesoporous
Non-zeolite
Organic-ingornac framework
DICP Macroporous Materials Non-Ordered Porous Materials (Amorphous)
很宽
多
没有或者
含有许多小的有序区域，孔径
孔 次晶体多孔材料
分布也较宽。
材
很少几个宽衍射峰
料
孔径大小均一且分布很窄，可
通过选择不同的模板剂结构控 晶体多孔材料 完整的特征衍射峰 制孔道形状和孔径尺寸。
DICP
77
多孔材料的分类
Silicates
SiO2 SiO2-Al2O3 M-Si-Al (M=Ti, Fe, Co, Ni, V,…)
孔直径
多 孔 材 料
微孔(micropore)材料：<2nm （超微孔：<0.7nm）
介孔(mesopore)材料：2～50nm 大孔(macropore)材料：>50nm
DICP
66
据结构特征（XRD分析），多孔材料分成三类：
X-ray射线衍射峰
结构特点
无定形多孔材料 没有衍射峰
长程无序、局部有序，孔道不 规则，孔径大小不均匀且分布
大孔: 50～500 nm 颗粒间隙。
在上述晶体孔材料中，规则微孔和规则介孔材料具有稳定性好 和应用更为广泛等诸多优点，因此在本课程中将进行详细介绍
DICP
12 12
DICP
规则微孔孔径: 6.2 Å 规则介孔孔径: 7-8 nm
13 13
三、无机多孔材料制备方法简述
1. 沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出来生成有孔材料； 2. 水热晶化法，如沸石的制备； 3. 热分解方法，通过加热除去可挥发组分生成多孔材料 4. 有选择性的溶解掉部分组分； 5. 在制造形体（薄膜、片、球块等）过程中生成多孔（二
随着大量分子筛类材料的发现，Zeolite的定义也 在变化
DICP
18
IUPAC对孔的定义
micropores:
dp 2.0 nm
mesopores:
8
Typical pore diameter distributions of porous solids
DICP
9
二、常见的孔结构材料
常见的无定形孔结构材料： 硅胶、氧化铝胶、交联粘土、层柱状结构材料、活
性炭分子筛等。 常见的晶体孔材料：
沸石、分子筛、类沸石材料、氧化硅等介孔材料、 氧化硅等大孔材料。
Zeolites are crystalline aluminosilicates with a framework forming regular channels with a diameter of up to ca. 1 nm. These channels contain cations (frequently Na+ ions), which compensate the negative framework charge and are very mobile, and water which desorbs upon heating without destruction of the crystalline structure.
• 沸石用作离子交换剂：替代磷酸盐作为洗涤剂添加剂，沸 石中的钠离子交换水中的钙和镁离子以软化水。
DICP
15 15
多孔材料的应用
DICP
16 16
Part B 沸石分子筛的结构和组成
DICP
17
一、沸石分子筛的定义
矿物学早期的定义：Zeolite（沸石分子筛）
通式：Am+y/m[(SiO2)x·(AlO-2)y]·zH2O
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四、多孔无机材料的应用简述
• 沸石用作吸附材料：干燥、纯化和分离气体或液体。
• 低硅沸石有极强的吸附水能力，是非常好的干燥剂。
• 沸石用作择形催化剂：反应物或产物分子形状和大小。
• 沸石直接用作酸性催化剂或氧化催化剂：FCC。
• 沸石用作活性金属和反应基团的载体：加氢裂化。
无机多孔材料合成及 其催化应用
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教学内容和目的
掌握无机多孔材料（特别是沸石分子筛和介孔材 料）的结构特征、性能特点、表征方法、一般合 成规律
了解无机多孔材料在化学、化工和环保等领域内 的应用，特别关注其在催化领域内的应用
了解无机多孔材料领域内的最新研究进展和发展 趋势。
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主要参考书籍
分子筛与多孔材料化学；徐如人、庞文琴； 2004
沸石分子筛的结构与合成；徐如人、庞文琴、 屠昆岗；1987
沸石催化与分离技术；高滋；1999 沸石分子筛催化；陈连璋；1990 多孔材料检测方法；刘培生、马晓明；2006 相 关 的 科 技 期 刊 ， 例 如 : Zeolites; Micro.
Ordered
Porous Porous Materials Materials
Zeolitelike Porous Materials
Microporous (Molecular sieve)
Zeolite
AlPO4 MeAPO Phosphates SAPO MeAPSO others
Others
Meso.Mater.; J. Mater. Chem.; Chem. Mater.
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Part A 无机多孔材料概述
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Contents
1、无机多孔材料的分类 2、常见的无机多孔材料 3、无机多孔材料制备方法简述 4、多孔无机材料的应用简述
DICP
5
一、多孔无机材料的分类
按照国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）的定义，多孔材料 按孔直径分为三类：
DICP
10
Fig. Pore size distribution of six materials by BJH method
DICP
11
规则微孔: 0.3～1.5 nm 沸石分子筛: 50～60’s 开始合成: 最重要炼油催化剂
规则介孔: 2～50 nm 硅基和非硅基介孔材料；MCM-41: 1992 首先报道(Nature)
MxSy, SiO2-GeO2
Non-zeolite Carbon molecular sieve
Zeolite-like MCM-41, SBA-15, MxOy
Mesoporous
Non-zeolite
Organic-ingornac framework
DICP Macroporous Materials Non-Ordered Porous Materials (Amorphous)
很宽
多
没有或者
含有许多小的有序区域，孔径
孔 次晶体多孔材料
分布也较宽。
材
很少几个宽衍射峰
料
孔径大小均一且分布很窄，可
通过选择不同的模板剂结构控 晶体多孔材料 完整的特征衍射峰 制孔道形状和孔径尺寸。
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多孔材料的分类
Silicates
SiO2 SiO2-Al2O3 M-Si-Al (M=Ti, Fe, Co, Ni, V,…)
孔直径
多 孔 材 料
微孔(micropore)材料：<2nm （超微孔：<0.7nm）
介孔(mesopore)材料：2～50nm 大孔(macropore)材料：>50nm
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66
据结构特征（XRD分析），多孔材料分成三类：
X-ray射线衍射峰
结构特点
无定形多孔材料 没有衍射峰
长程无序、局部有序，孔道不 规则，孔径大小不均匀且分布
大孔: 50～500 nm 颗粒间隙。
在上述晶体孔材料中，规则微孔和规则介孔材料具有稳定性好 和应用更为广泛等诸多优点，因此在本课程中将进行详细介绍
DICP
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DICP
规则微孔孔径: 6.2 Å 规则介孔孔径: 7-8 nm
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三、无机多孔材料制备方法简述
1. 沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出来生成有孔材料； 2. 水热晶化法，如沸石的制备； 3. 热分解方法，通过加热除去可挥发组分生成多孔材料 4. 有选择性的溶解掉部分组分； 5. 在制造形体（薄膜、片、球块等）过程中生成多孔（二
随着大量分子筛类材料的发现，Zeolite的定义也 在变化
DICP
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IUPAC对孔的定义
micropores:
dp 2.0 nm
mesopores:
8
Typical pore diameter distributions of porous solids
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二、常见的孔结构材料
常见的无定形孔结构材料： 硅胶、氧化铝胶、交联粘土、层柱状结构材料、活
性炭分子筛等。 常见的晶体孔材料：
沸石、分子筛、类沸石材料、氧化硅等介孔材料、 氧化硅等大孔材料。
Zeolites are crystalline aluminosilicates with a framework forming regular channels with a diameter of up to ca. 1 nm. These channels contain cations (frequently Na+ ions), which compensate the negative framework charge and are very mobile, and water which desorbs upon heating without destruction of the crystalline structure.
• 沸石用作离子交换剂：替代磷酸盐作为洗涤剂添加剂，沸 石中的钠离子交换水中的钙和镁离子以软化水。
DICP
15 15
多孔材料的应用
DICP
16 16
Part B 沸石分子筛的结构和组成
DICP
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一、沸石分子筛的定义
矿物学早期的定义：Zeolite（沸石分子筛）
通式：Am+y/m[(SiO2)x·(AlO-2)y]·zH2O