分子筛

分子筛

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高红雪

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。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等，但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0.3~2 nm）的孔道和空腔体系，因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。

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，并对极性分子和不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。由于分子筛具有吸附能力高，热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点，使得分子筛获得广泛的应用。

美国科学家发现，通过调整温度，能够精确地控制一种钛硅酸盐材料中的孔洞大小，制造出精密的新型分子筛。一些晶体材料内部有着大量均匀的微孔，尺寸比孔洞小的分子能够穿过，而大分子不能穿过，因此可以起到分离不同分子的作用，这类材料被称为分子筛。分子筛可以通过诸多方法合成：水热合成法、水热转换法、离子交换法等方法。

分子筛为粉末状晶体，有金属光泽，硬度为3～5，相对密度为2～2.8，天然沸石有颜色，合成沸石为白色，不溶于水，热稳定性和耐酸性随着SiO2/Al2O3组成比的增加而提高。分子筛有很大的比表面积，达300～1000m2/g，内晶表面高度极化，为一类高效吸附剂，也是一类固体酸，表面有很高的酸浓度与酸强度，能引起正碳离子型的催化反应。当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时，可调整孔径，改变其吸附性质与催化性质，从而制得不同性能的分子筛催化剂。

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。

于吉红院士主要向我们介绍了她的研究方向和成果：

1. 新型无机微孔晶体材料的合成、结构及性能研究。采用水热/溶剂热、微波、组合化学等合成途径，开发具有特殊孔道结构（超大孔、手性孔道等）、特殊骨架组成及特殊聚集态（纳米粒子、特殊晶貌、膜等）的无机微孔晶体材料的合成。进一步研究所制备材料在光、电、磁、催化、离子交换及分离等方面的性能。

2. 无机微孔材料的晶化机制研究。研究无机微孔材料晶化过程中的模板效应及生成机制。

3. 微孔无机晶体材料的定向设计合成。开发无机微孔晶体材料定向设计与合成的方法与路线。

介绍过研究成果后，于吉红院士又向我们讲述了她的学习成长经历，让我们更加真实地了解了科学家的成长过程。在初步了解了分子筛的同时，也让我对学科研究充满信心与期待。