分子筛ppt
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分子筛基础知识幻灯片
升温热测定(水、甲醇) 交换度测定
特定介质吸附量测定
34
HY
谢谢！
35
HY
外形、物相的测定
1. 电子显微技术 光学显微镜，电子显微镜 扫描电镜(SEM) 透射电镜(TEM)
2. X射线衍射(XRD) 晶胞尺寸，晶体结构，物相组成的定性和 定量分析
3. 核磁共振 4. 红外光谱
36
HY
A型分子筛扫描电镜照片
37
HY
X型分子筛透射电镜照片
A型分子筛透射电镜照片
38
HY
化学组成测定
1. 水分的测定（含水量）
灼烧失重法，575℃ 卡尔费休法
2. 氧化硅的测定（硅铝比） 3. 氧化铝的测定（硅铝比） 4. 氧化钠的测定（交换度）
火焰光度法（氧化钾、氧化钙亦可）
39
HY
吸附性能测定
1. 吸附量的测定 2. 孔径(分布)的测定 3. 比表面、孔容的测定 4. 吸附等温线，穿透曲线
特 征 结 构 晶 体 的 形 成 ：
13
HY
典型骨架结构的形成
1. A型分子筛
β笼
14
HY
典型骨架结构的形成
2. X型分子筛
β笼
15
HY
典型骨架结构
特征结构晶体：
A型分子筛晶体结构
X（Y）型分子筛晶体结构
16
HY
阴离子骨架结构
1.晶穴
有效体积最大的晶穴，就是主晶穴 晶穴的体积决定着可容纳的分子数目
分子筛简介
1
HY
分子筛的历史
沸石（zeolite）
科学家早在1756年就发现了天然沸石
2
HY
天然沸石 的形态
3
特定介质吸附量测定
34
HY
谢谢！
35
HY
外形、物相的测定
1. 电子显微技术 光学显微镜，电子显微镜 扫描电镜(SEM) 透射电镜(TEM)
2. X射线衍射(XRD) 晶胞尺寸，晶体结构，物相组成的定性和 定量分析
3. 核磁共振 4. 红外光谱
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HY
A型分子筛扫描电镜照片
37
HY
X型分子筛透射电镜照片
A型分子筛透射电镜照片
38
HY
化学组成测定
1. 水分的测定（含水量）
灼烧失重法，575℃ 卡尔费休法
2. 氧化硅的测定（硅铝比） 3. 氧化铝的测定（硅铝比） 4. 氧化钠的测定（交换度）
火焰光度法（氧化钾、氧化钙亦可）
39
HY
吸附性能测定
1. 吸附量的测定 2. 孔径(分布)的测定 3. 比表面、孔容的测定 4. 吸附等温线，穿透曲线
特 征 结 构 晶 体 的 形 成 ：
13
HY
典型骨架结构的形成
1. A型分子筛
β笼
14
HY
典型骨架结构的形成
2. X型分子筛
β笼
15
HY
典型骨架结构
特征结构晶体：
A型分子筛晶体结构
X（Y）型分子筛晶体结构
16
HY
阴离子骨架结构
1.晶穴
有效体积最大的晶穴，就是主晶穴 晶穴的体积决定着可容纳的分子数目
分子筛简介
1
HY
分子筛的历史
沸石（zeolite）
科学家早在1756年就发现了天然沸石
2
HY
天然沸石 的形态
3
《分子筛催化剂》课件
分子筛催化剂在其他领域的应用拓展
能源化工领域
利用分子筛催化剂在燃料脱硫、 低碳烷烃异构化、生物质转化等 方面的应用，推动能源化工产业
的绿色化和高效化。
环境治理领域
利用分子筛催化剂进行氮氧化物还 原、挥发性有机物治理、污水处理 等方面的应用，为环境保护做出贡 献。
生物医药领域
探索分子筛催化剂在药物合成、生 物催化等方面的应用，为生物医药 产业提供新的技术支持。
献。
05
分子筛催化剂的发展趋势与展 望
Chapter
提高催化性能的新途径
优化分子筛的合成与改性
通过调整合成条件、引入功能性助剂或进行后处理改性，提高分 子筛的活性、选择性和稳定性。
纳米结构调控
利用纳米技术调控分子筛的晶型、孔径、酸性等性质，实现高效催 化。
多功能化设计
结合不同催化活性中心的协同作用，开发具有多功能性的分子筛催 化剂。
形貌分析
形貌是指催化剂的外观形状、尺寸和 表面结构等特征，形貌分析是了解催 化剂性能的重要手段。
形貌分析有助于了解催化剂的活性位 点分布、扩散性能和反应动力学等， 从而更好地优化催化剂的性能。
扫描电子显微镜（SEM）和透射电子 显微镜（TEM）是常用的形貌分析方 法，可以观察催化剂的表面形貌、粒 径分布和晶体结构等。
发展新型分研究新型分子筛结构，如拓扑结构、硅铝比、孔道排列等，以发 现具有优异性能的新型分子筛催化剂。
金属活性中心的引入
通过金属离子交换或负载金属纳米颗粒，引入金属活性中心，提高 分子筛催化剂的氧化还原性能。
复合分子筛的研发
将不同类型分子筛进行复合，实现优势互补，提高催化性能。
纳米合成方法的缺点
制备过程复杂、成本较高。
分子筛结构与性质(与“沸石”相关文档)共45张PPT
一 Y型沸石中的钠离子被多价阳离子取代后，可以完全改变沸石的催化特性，等等
水溶液中交换是离子交换最常用的方法 升至指定温度，抽真空，保持l小时， 含有双键的分子是可被极化的分子，和沸石之间也具有强的亲合力。
交换后的离子可调节晶体内的电场、表面酸性， ➢ 中孔沸石（十元环，ZSM-5等）
需要指出的是，采用本法测得的酸度和酸强度不能区分B酸和L酸
从而可改变沸石的性质、调节沸石的吸附和催 例如：MFI家族中，除了由硅铝组成ZSM-5以外，还有全硅 (Silicalite-1)，杂原子ZSM-5，TS-1等。
在高速气流中的吸水性；
化特性 经离子交换后，沸石的孔径及物化性质会有明显变化
009 mol/L的HCl溶液吸收，最后用0. Loewenstien规则
离子交换和高温焙烧交替进行
离子交换也可在密闭系统中进行，温度提高到150-300度左右，这样可使交 换过程强化，从而提高交换度和交换效率。
➢ 吸附性质 ➢ 高热稳定性 ➢ 酸性质 ➢ 骨架组成可变
孔性质
孔径 孔体积
表面积
均匀的微孔
与一般物质的分子大小的数量级相当
吸附位或者活性位绝大多数是在其微孔孔道内
1) 3A分子筛； 2) 4A分子筛； 3) 5A分子筛； 4) 10X分子筛； 5) 13X分子筛； 6) 硅胶； 7) 活性炭
孔体积
分子筛的结构代码
Code LTA LTL FAU MOR MFI -CLO *BEA
一些沸石分子筛对应的骨架代码
Abbreviated Name Linde Type A Linde Type L Faujasite Mordenite ZSM-5 (five) Cloverite Zeolite Beta
水溶液中交换是离子交换最常用的方法 升至指定温度，抽真空，保持l小时， 含有双键的分子是可被极化的分子，和沸石之间也具有强的亲合力。
交换后的离子可调节晶体内的电场、表面酸性， ➢ 中孔沸石（十元环，ZSM-5等）
需要指出的是，采用本法测得的酸度和酸强度不能区分B酸和L酸
从而可改变沸石的性质、调节沸石的吸附和催 例如：MFI家族中，除了由硅铝组成ZSM-5以外，还有全硅 (Silicalite-1)，杂原子ZSM-5，TS-1等。
在高速气流中的吸水性；
化特性 经离子交换后，沸石的孔径及物化性质会有明显变化
009 mol/L的HCl溶液吸收，最后用0. Loewenstien规则
离子交换和高温焙烧交替进行
离子交换也可在密闭系统中进行，温度提高到150-300度左右，这样可使交 换过程强化，从而提高交换度和交换效率。
➢ 吸附性质 ➢ 高热稳定性 ➢ 酸性质 ➢ 骨架组成可变
孔性质
孔径 孔体积
表面积
均匀的微孔
与一般物质的分子大小的数量级相当
吸附位或者活性位绝大多数是在其微孔孔道内
1) 3A分子筛； 2) 4A分子筛； 3) 5A分子筛； 4) 10X分子筛； 5) 13X分子筛； 6) 硅胶； 7) 活性炭
孔体积
分子筛的结构代码
Code LTA LTL FAU MOR MFI -CLO *BEA
一些沸石分子筛对应的骨架代码
Abbreviated Name Linde Type A Linde Type L Faujasite Mordenite ZSM-5 (five) Cloverite Zeolite Beta
介孔分子筛催化剂解读ppt课件
出规则孔道、孔壁较厚的 HMS ；
➢ 用可生物降解的非离子表面活性剂为模板剂，在中性条件下， 合成了 MSU
➢ HMS 代表 Hexagonal Mesoporous Silica（六方介孔氧化 硅）
➢ MSU 代表 Michigan State University material（密歇根州
立大学材料）
➢ 20世纪50年代，沸石的人工合成工业化
➢ 20世纪60年代，第一代分子筛催化剂
微
A型、X型、Y型、M型
孔
分
➢ 20世纪70年代，第二代分子筛催化剂
子
以ZSM-5为代表的高硅、三维交叉直孔道的新结构分子筛 筛
➢ 20世纪80年代，第三代分子筛催化剂
磷酸铝（AlPO4）系分子筛 钛硅（TS）分子筛
2024/7/11
将Ti, Zr,
➢ 杂原子的氧化-还原能力 氧化-还原催化反应活性中心 稳定性的变化、亲疏水性质的变化、以及催化活性的
变化等等
➢ 硅系材料可于用催化，分离提纯，药物包埋缓释，气体传感 等领域
2024/7/11
8
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
➢ 用不同尺寸的表面活性剂分子作为模板剂 ➢ 孔道的尺寸可在1.5-10nm之间变化
2024/7/11
13
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
MCM-41
• containing three or more low angle peaks (below 10° 2θ)
➢ 用可生物降解的非离子表面活性剂为模板剂，在中性条件下， 合成了 MSU
➢ HMS 代表 Hexagonal Mesoporous Silica（六方介孔氧化 硅）
➢ MSU 代表 Michigan State University material（密歇根州
立大学材料）
➢ 20世纪50年代，沸石的人工合成工业化
➢ 20世纪60年代，第一代分子筛催化剂
微
A型、X型、Y型、M型
孔
分
➢ 20世纪70年代，第二代分子筛催化剂
子
以ZSM-5为代表的高硅、三维交叉直孔道的新结构分子筛 筛
➢ 20世纪80年代，第三代分子筛催化剂
磷酸铝（AlPO4）系分子筛 钛硅（TS）分子筛
2024/7/11
将Ti, Zr,
➢ 杂原子的氧化-还原能力 氧化-还原催化反应活性中心 稳定性的变化、亲疏水性质的变化、以及催化活性的
变化等等
➢ 硅系材料可于用催化，分离提纯，药物包埋缓释，气体传感 等领域
2024/7/11
8
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
➢ 用不同尺寸的表面活性剂分子作为模板剂 ➢ 孔道的尺寸可在1.5-10nm之间变化
2024/7/11
13
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
MCM-41
• containing three or more low angle peaks (below 10° 2θ)
模板法制备MCM-41分子筛及应用幻灯片PPT
模板法制备MCM-41分子筛及应用
硕研09级17班 王琨
2021011728
1.1分子筛简介
• 狭义上讲，分子筛是结晶态的 硅酸盐或硅铝酸盐，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0.3~2.0 nm〕的孔道 和空腔体系，从而具有筛分分 子的特性。
中空玻璃分子筛
• 用不同的硅胶在Fe-MCM-41介 孔分子筛上制备碳纳米管
• 采用阴离子外表活性剂制成具 有介孔分子筛构造的NiO纳米 碳管,并研究其构造状态
4.4 介孔分子筛在环保方面的应用
• CO2是弱酸性气体,在介孔分子 筛上负载碱性物质如胺类,可 有效地吸附别离CO2,在环保中 起重要的作用
• 用聚乙烯胺(PEI)修饰MCM-41 介孔分子筛从包含CO2、N2、 O2的模拟废气中吸附别离出 CO2气体,由于PEI的修饰,增强 了吸附和别离CO2的能力。
1.5 本卷须知
• 分子筛吸湿能力极强,用于气体的纯 化处理,保存时应防止直接暴露在空 气中。
• 存放时间较长并已经吸湿的分子筛 使用前应进展再生。
• 分子筛忌油和液态水。使用时应尽 量防止与油及液态水接触。
• 可以用两只吸附枯燥器并联，一只 工作，同时另一只可以进展再生处 理。相互交替工作和再生，以保证 设备连续运行。
• 在固定蛋白酶领域，介孔MCM 分子筛系列固定的蛋白质的活 性,蛋白质酶不仅被介孔材料 吸附,而且这些酶分子能够在 介孔内扩散
• 这些工作扩展了HMS在蛋白质 固定、直接电子传递研究和无 试剂生物传感器制备方面的应 用
4.3介孔分子筛在制备纳米材料中的应用
• 介孔材料在纳米尺寸上有序排 列的孔道给人们提供了一个理 想的可控纳米反响器。
硕研09级17班 王琨
2021011728
1.1分子筛简介
• 狭义上讲，分子筛是结晶态的 硅酸盐或硅铝酸盐，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0.3~2.0 nm〕的孔道 和空腔体系，从而具有筛分分 子的特性。
中空玻璃分子筛
• 用不同的硅胶在Fe-MCM-41介 孔分子筛上制备碳纳米管
• 采用阴离子外表活性剂制成具 有介孔分子筛构造的NiO纳米 碳管,并研究其构造状态
4.4 介孔分子筛在环保方面的应用
• CO2是弱酸性气体,在介孔分子 筛上负载碱性物质如胺类,可 有效地吸附别离CO2,在环保中 起重要的作用
• 用聚乙烯胺(PEI)修饰MCM-41 介孔分子筛从包含CO2、N2、 O2的模拟废气中吸附别离出 CO2气体,由于PEI的修饰,增强 了吸附和别离CO2的能力。
1.5 本卷须知
• 分子筛吸湿能力极强,用于气体的纯 化处理,保存时应防止直接暴露在空 气中。
• 存放时间较长并已经吸湿的分子筛 使用前应进展再生。
• 分子筛忌油和液态水。使用时应尽 量防止与油及液态水接触。
• 可以用两只吸附枯燥器并联，一只 工作，同时另一只可以进展再生处 理。相互交替工作和再生，以保证 设备连续运行。
• 在固定蛋白酶领域，介孔MCM 分子筛系列固定的蛋白质的活 性,蛋白质酶不仅被介孔材料 吸附,而且这些酶分子能够在 介孔内扩散
• 这些工作扩展了HMS在蛋白质 固定、直接电子传递研究和无 试剂生物传感器制备方面的应 用
4.3介孔分子筛在制备纳米材料中的应用
• 介孔材料在纳米尺寸上有序排 列的孔道给人们提供了一个理 想的可控纳米反响器。
沸石分子筛ppt
沸石分子筛
基本概念 • 分子筛
Molecular sieve
定义：分子筛是指具有均匀的微孔/介孔，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
ZeБайду номын сангаасlite
沸石（zeolite）是一种矿石，最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现 有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为“沸石”（瑞典文zeolit） 。在希腊文中意为“沸腾”（zeo）的“石头”（lithos）。
应 用 领 域
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
基本概念
基本概念
择形催化
a. Reactant Selectivity
b. Product Selectivity
+ CH3OH c. Transition State Selectivity
97%
100%
基本概念
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 吸附性能 离子交换性能
特点： 筛分性能
基本概念
基本概念
孔道尺寸均一 比表面积大
ZSM-5
◄Y ▼ SBA-15
基本概念
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
基本概念 • 分子筛
Molecular sieve
定义：分子筛是指具有均匀的微孔/介孔，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
ZeБайду номын сангаасlite
沸石（zeolite）是一种矿石，最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现 有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为“沸石”（瑞典文zeolit） 。在希腊文中意为“沸腾”（zeo）的“石头”（lithos）。
应 用 领 域
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
基本概念
基本概念
择形催化
a. Reactant Selectivity
b. Product Selectivity
+ CH3OH c. Transition State Selectivity
97%
100%
基本概念
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 吸附性能 离子交换性能
特点： 筛分性能
基本概念
基本概念
孔道尺寸均一 比表面积大
ZSM-5
◄Y ▼ SBA-15
基本概念
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
第四节分子筛简介ppt课件
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
4
Chapter 3 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
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
14
§3-4 分子筛 化学
Chapter 3 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
p区元素化学
§3-4 分子筛 化学
（3）笼——主要结构单元
各种环通过氧桥相互连接成三维空间的多面体叫晶 穴或孔穴，也有称为空腔，通常以笼(cage)来称呼。由笼 再进一步排列即成各种沸石的骨架结构。
p区元素化学
§3-4 分子筛 化学
• 按硅铝比分为A型、X型、Y型等分子筛
通式为：MO·Al2O3·xSiO2·yH2O 其中M代表K、Na、Ca等
习惯上：
SiO2/Al2O3摩尔比：2.2~3.0 叫X型分子筛； SiO2/Al2O3摩尔比：>3.0叫Y型分子筛； A型分子筛的硅铝比接近1：1。
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
1992年 Kresge用表面活性剂合成了一系列全新的MCM介孔分子筛
4
Chapter 3 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
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
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§3-4 分子筛 化学
Chapter 3 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
p区元素化学
§3-4 分子筛 化学
（3）笼——主要结构单元
各种环通过氧桥相互连接成三维空间的多面体叫晶 穴或孔穴，也有称为空腔，通常以笼(cage)来称呼。由笼 再进一步排列即成各种沸石的骨架结构。
p区元素化学
§3-4 分子筛 化学
• 按硅铝比分为A型、X型、Y型等分子筛
通式为：MO·Al2O3·xSiO2·yH2O 其中M代表K、Na、Ca等
习惯上：
SiO2/Al2O3摩尔比：2.2~3.0 叫X型分子筛； SiO2/Al2O3摩尔比：>3.0叫Y型分子筛； A型分子筛的硅铝比接近1：1。
分子筛简介ppt课件
（SiO4）和铝氧四面体
四 面
（AlO4）
体
➢ 硅（铝）氧四面体通过氧桥
环
连接成环
笼
➢ 环通过氧桥连接成三维空间
的多面体（笼）
➢ 笼通过氧桥连接成分子筛
分 子
筛
硅（铝）氧三维骨架结构具有大量的孔隙（晶穴、晶孔、孔道），可以容纳金 属阳离子和水分子 —— 阳离子交换与脱水
10
1、基本结构单元
硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4） （以 Si 或 Al 原子为中心的正四面体）
乙炔在不同吸附剂上的吸附等温线
极性越大或越易 被极化（不饱和 度越大）的分子， 越易被分子筛吸 附
23
§ 2. 离子交换特性
➢ 沸石分子筛由于结构中Si和Al的价数不一，造成的电荷不平衡必须由金 属阳离子来平衡。
➢ 合成时是引入钠离子，钠离子很容易被其他金属离子交换下来。由于金 属离子在沸石分子筛骨架中占据不同的位置，所引起的催化性能也就不 一样。通过离子交换，可以调节沸石分子筛晶体内的电场和表面酸度等 参数。
18
ZSM型分子筛（高硅沸石分子筛）
➢ 骨架：
与丝光沸石相似，由成对的五元环组成，没有笼、没有晶穴6 nm ） 两组交叉的三维孔道（直通形 “之”字形）
➢ 产品系列：
ZSM-5 ZSM-8 ZSM-11；ZSM-21 ZSM-35 ZSM-38等
➢ 平均笼直径 1.25 nm，空腔体积 0.85 nm3 ➢ 最大窗孔：十二元环，孔径 0.9 nm ➢ X、Y型分子筛骨架的主晶穴（孔穴）
15
4、分子筛结构
不同结构的笼通过氧桥连接成各种结构的分子筛
A型分子筛
➢ 骨架： 笼的6个四元环通过氧桥相互连接（连接处形 成 笼）
分子筛(ppt文档)
20世纪50年代中期至80年代初期，微孔分子筛迅速全面，至今已广 泛应用于石油炼制和石油化工等领域； 介孔分子筛
1992年Mobil公司的kresge C T报道了：以表面活性剂作为模板剂 合成了M41S系列介孔分子筛。这标志着介孔分子筛合成的开始。
微孔分子筛将反应物的尺寸限制在约1nm以下，即使通过孔道修饰与 改性也受到原来孔径尺寸的限制而难以改变，介孔分子筛的出现为大 分子反应物参加反应提供了机会。
分子筛催化剂的催化性能与调变
根据分子筛具有明确的孔腔分布，具有极高 的内表面积(典型的达600m2／g)，有良好的热稳 定性(依赖于其骨架组成，在空气中热处理可达 1000℃)，故广泛地用作工业催化剂或催化剂载体。 在沸石分子筛结构内部进行催化反应，是起始于 本世纪50年代后期Mobil公司的实验室，该发现标 志着分子筛催化研究的开端。多相催化过程通常 需要考虑三个性能指标，即催化剂活性、选择性 和操作稳定性。现在就分子筛催化剂来说，已可 能做到一个个单独而系统地进行调变。
• 油品的分子筛脱蜡，重油的加氢裂化等 。
• (B) 产物的择形催化
•
Mobil公司开发的混合二甲苯经择形催化生产
P-X的技术 。
• (C) 过渡状态限制的择形催化 • 如，二烷基苯分子酸催化的烷基转移反应
• 表3-6 甲、乙苯烷基转移反应过渡状态限制的择形催化
• (D) 分子交通控制的择形催化 • 具有两种不同形状和大小的孔道分子筛 ，如ZSM-
（4） 碱性催化；
（5）生物催化；
（6）光催化
等。。。。。。
氧化/还原： 众所周知，TS-1和TS-2在烃类的氧化反应中具有独特的催化作用，
然而，由于受催化剂孔径的限制，使得它只限于小分子参与反应。
1992年Mobil公司的kresge C T报道了：以表面活性剂作为模板剂 合成了M41S系列介孔分子筛。这标志着介孔分子筛合成的开始。
微孔分子筛将反应物的尺寸限制在约1nm以下，即使通过孔道修饰与 改性也受到原来孔径尺寸的限制而难以改变，介孔分子筛的出现为大 分子反应物参加反应提供了机会。
分子筛催化剂的催化性能与调变
根据分子筛具有明确的孔腔分布，具有极高 的内表面积(典型的达600m2／g)，有良好的热稳 定性(依赖于其骨架组成，在空气中热处理可达 1000℃)，故广泛地用作工业催化剂或催化剂载体。 在沸石分子筛结构内部进行催化反应，是起始于 本世纪50年代后期Mobil公司的实验室，该发现标 志着分子筛催化研究的开端。多相催化过程通常 需要考虑三个性能指标，即催化剂活性、选择性 和操作稳定性。现在就分子筛催化剂来说，已可 能做到一个个单独而系统地进行调变。
• 油品的分子筛脱蜡，重油的加氢裂化等 。
• (B) 产物的择形催化
•
Mobil公司开发的混合二甲苯经择形催化生产
P-X的技术 。
• (C) 过渡状态限制的择形催化 • 如，二烷基苯分子酸催化的烷基转移反应
• 表3-6 甲、乙苯烷基转移反应过渡状态限制的择形催化
• (D) 分子交通控制的择形催化 • 具有两种不同形状和大小的孔道分子筛 ，如ZSM-
（4） 碱性催化；
（5）生物催化；
（6）光催化
等。。。。。。
氧化/还原： 众所周知，TS-1和TS-2在烃类的氧化反应中具有独特的催化作用，
然而，由于受催化剂孔径的限制，使得它只限于小分子参与反应。
分子筛与多孔材料化学ppt课件
A
X
MOR
MOR
---Chem. Mater., 1999.
Silicalite-I
SOD
APO-5
MOR
MOR
FAU
Single Crystals of Zeolites
The SEM of Single Crystals
FAU
LTA
--- Adv. Mater., 1999
SOD
--- Microporous and Mesoprous Mater., 1999
–将骨架扩展到有机分子
硅铝沸石分子筛的组成与结构
组成： Mn+Al2O3 nSiO2 mH2O 基本结构：硅氧四面体、铝氧四面体
Si-O-Al (T-O-T) 环数 不同的的环数 (8-;10-;12-;14-;18-) 不同的维数(一维；二维；三维) 不同的Si/Al比值：1-
形成不同类型的沸石分子筛！
Mesoporous Silica Film on Silicon Single Crystal
INTENSITY. ( a. u. )
1
2
3
4
5
6
7
2 THETA. ( deg. )
分子筛与多孔材料领域
• 研究人员众多
– International Zeolite Association – International Catalysis Association – Asian Pacific Association of Catalysis Societies – Chinese Zeolite Association –…
苯酚+硫酸2-磺基苯酚+CuSO4 苯二酚+铜盐+Na2SO4 (对位较少)
分子筛(课堂PPT)
分子筛主要是由氧化钠(Na2O)、氧化铝(A12O3)和氧化硅(SiO2) 组成的。一般分类根据分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔数之比(即硅 铝比)确定。A型分子筛的硅铝比为2，X型的硅铝比为2.5，Y型 的硅铝比为5，丝光沸石的硅铝比为10。一般情况下分子筛并非 很纯，所以硅铝比在一定范围内变化，X型为2～3，Y型为3～6， 丝光沸石为9～12。
分子筛及其催化作用
沸石分子筛是一类重要的无机微孔材 料，具有优异的择形催化、酸碱催化、吸 附分离和离子交换能力，在许多工业过程 包括催化、吸附和离子交换等有广泛的应 用。沸石分子筛的基本骨架元素是硅、铝 及与其配位的氧原子，基本结构单元为硅 氧四面体和铝氧四面体，四面体可以按照 不同的组合方式相连，构筑成各式各样的 沸石分子筛骨架结构。
• 合成条件的影响 反应混合物的组成、如SiO2/Al2O3，SDA(模板 剂)/SiO2, OH-/SiO2, H2O/SiO2，以及合成温度，结晶 时间等是影响产物的重要因素。
****ZSM-5分子筛属于正交晶系，具有比较特殊的结构， 硅氧四面体和铝氧四面体以五元环的形式相连，八个五 元环组成一个基本结构单元，这些结构单元通过共用边 相连成链状，进一步连接成片，片与片之间再采用特定 的方式相接，形成ZSM-5 分子筛晶体结构。因此，ZSM5 分子筛只具有二维的孔道系统，不同于A型、X型和Y 型分子筛的三维结构，十元环是其主孔道，平行于a轴的 十元环孔道呈S型弯曲，孔径为5.4 × 5.6 Å，平行于c轴的 十员环孔道呈直线形，孔径为 5.1 × 5.5 Å。
沸石分子筛简介
沸石分子筛——结晶型的硅铝酸盐。化学组成可表为： Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·ZH2O
例：A沸石 Na12(AlO2)12 (SiO2)12 ·ZH2O X沸石 Na86(AlO2)86(SiO2)106 ·ZH2O Y沸石 Na56(AlO2)56 (SiO2)136·ZH2O
分子筛及其催化作用
沸石分子筛是一类重要的无机微孔材 料，具有优异的择形催化、酸碱催化、吸 附分离和离子交换能力，在许多工业过程 包括催化、吸附和离子交换等有广泛的应 用。沸石分子筛的基本骨架元素是硅、铝 及与其配位的氧原子，基本结构单元为硅 氧四面体和铝氧四面体，四面体可以按照 不同的组合方式相连，构筑成各式各样的 沸石分子筛骨架结构。
• 合成条件的影响 反应混合物的组成、如SiO2/Al2O3，SDA(模板 剂)/SiO2, OH-/SiO2, H2O/SiO2，以及合成温度，结晶 时间等是影响产物的重要因素。
****ZSM-5分子筛属于正交晶系，具有比较特殊的结构， 硅氧四面体和铝氧四面体以五元环的形式相连，八个五 元环组成一个基本结构单元，这些结构单元通过共用边 相连成链状，进一步连接成片，片与片之间再采用特定 的方式相接，形成ZSM-5 分子筛晶体结构。因此，ZSM5 分子筛只具有二维的孔道系统，不同于A型、X型和Y 型分子筛的三维结构，十元环是其主孔道，平行于a轴的 十元环孔道呈S型弯曲，孔径为5.4 × 5.6 Å，平行于c轴的 十员环孔道呈直线形，孔径为 5.1 × 5.5 Å。
沸石分子筛简介
沸石分子筛——结晶型的硅铝酸盐。化学组成可表为： Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·ZH2O
例：A沸石 Na12(AlO2)12 (SiO2)12 ·ZH2O X沸石 Na86(AlO2)86(SiO2)106 ·ZH2O Y沸石 Na56(AlO2)56 (SiO2)136·ZH2O
分子筛基础知识ppt课件
室温以上，吸水量下降慢，高温下仍有吸水能力
4. 高速气流中的吸水性
随着气体线速度的增加，吸水量的衰减很慢
5. 干燥效率
吸水处理后气体的露点
.
HY
吸水量
.
HY
低分压下的吸水性
.
高温下的吸水性
HY
进口空气 温度上升 相对湿度 (℃)
(%)
10
50
20
68
30
86
50
122
70
144
.
HY
高速气流中的吸水性
HY
Ca2＋
1）Ca交换Na，Ca优先占据六元环，Na优先从八元环位置被 交换，当有4个Na被交换时，必有一个八元环位置会空出， 当70%以上Na被交换时，即α笼中有8个Na被交换时，占据 八元环位置的Na就被全部交换，八元环就全部空出。主晶 孔的孔径就放大到5Å。
2）K交换Na，K优先占据八元环的位置，由于K离子半径 1.33Å大于Na离子的半径0.95Å，孔径缩小至3Å。
分子筛简介
结构组成 物化特征 分析测定
.
HY
分子筛结构组成
基本结构组成：
阴离子骨架——晶穴、孔道 金属阳离子——“看门人”，晶孔
.
HY
阴离子骨架结构
一级结构单元：
硅（铝）氧骨架结构
.
HY
阴离子骨架结构
二级结构单元：
多元环
=
… …
每个端点代表一个硅（铝）原子 每条边代表一个氧桥
.
HY
阴离子骨架结构
500.0 450.0 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0
0.0 0.0
4. 高速气流中的吸水性
随着气体线速度的增加，吸水量的衰减很慢
5. 干燥效率
吸水处理后气体的露点
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HY
吸水量
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HY
低分压下的吸水性
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高温下的吸水性
HY
进口空气 温度上升 相对湿度 (℃)
(%)
10
50
20
68
30
86
50
122
70
144
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HY
高速气流中的吸水性
HY
Ca2＋
1）Ca交换Na，Ca优先占据六元环，Na优先从八元环位置被 交换，当有4个Na被交换时，必有一个八元环位置会空出， 当70%以上Na被交换时，即α笼中有8个Na被交换时，占据 八元环位置的Na就被全部交换，八元环就全部空出。主晶 孔的孔径就放大到5Å。
2）K交换Na，K优先占据八元环的位置，由于K离子半径 1.33Å大于Na离子的半径0.95Å，孔径缩小至3Å。
分子筛简介
结构组成 物化特征 分析测定
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HY
分子筛结构组成
基本结构组成：
阴离子骨架——晶穴、孔道 金属阳离子——“看门人”，晶孔
.
HY
阴离子骨架结构
一级结构单元：
硅（铝）氧骨架结构
.
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阴离子骨架结构
二级结构单元：
多元环
=
… …
每个端点代表一个硅（铝）原子 每条边代表一个氧桥
.
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阴离子骨架结构
500.0 450.0 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0
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α笼
β笼
立方体笼
八面体笼
六角柱笼
分子筛的结构顺序：硅（铝）氧四面体 环 笼 分子筛
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4.分子筛分类
各种分子筛的区别，首先表现在化学组成上的不同，而化 学组成上的区别最主要的在于硅铝比的不同。
A型分子筛，m＝2；X型分子筛，m＝2.1－3.0 Y型分子筛，m＝3.1-6.0；丝光沸石，m＝9－11 m表示硅铝比
a：A型分子筛
b：X、Y型分子筛
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二级结构单元通过氧桥连接成三维结构最终构成了分子筛， 如下是A型分子筛笼的连接方式
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实验过程
本实验以淀粉为模板剂，用水热法合成多级孔分子筛。 原料比例：Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=0.082:0.026:0.050:3.33 实验步骤
①氢氧化钠充分溶解，然后分成两份，记为a液、b液； ②a液加入偏铝酸钠，充分溶解，b液加入硅酸钠充分溶解； ③将a液缓慢滴加进b液中去，再加入淀粉充分搅拌后倒进反应釜里； ④晶化一定时间，后取出抽滤、洗涤、烘干。 本实验以淀粉的质量、晶化时间和晶化温度为变量。
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分子筛的结构
1.一级结构单元 ——硅（铝）氧四面体
O O Si O
O
硅氧四面体
硅氧四面体立体图
（平面图） （ 表示硅， 表示氧）
硅氧四面体结构特点
⑴四面体中的每一个氧原子都是共用的； ⑵相邻的两个四面体之间只能共用一个氧原子； ⑶两个铝原子的四面体不直接相联。
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2.二级结构单元——环 硅氧四面体通过氧桥连接形成二级环状结构
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论文题目：模板法合成多级孔分子筛
学生：王化东 日期：2014.8.10
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目录
1. 研究背景 2. 研究意义 3. 分子筛结构 4. 实验过程 5. 而整齐的孔道，孔径大小与分子相近， 有筛分分子的功能，故命名为分子筛。狭义上定义为：结 晶状态下的硅酸盐、硅铝酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体 或铝氧四面体通过氧桥相连接而形成的。分子筛广泛应用 于催化、吸附、分离等多个领域。传统微孔分子筛无法满 足大分子催化裂化，介孔稳定性能差，因此加速了多级孔 分子筛的研究。
OO OO
O
O
O O
O
O
O
O
O O
O
O OO
O O
OO O
O Oxygen Bridge
Ox四yg氧e员n桥Br环idge
四元环
四员环
O OO O
O
O
OO O
O
O
O
O
O
OO
OO
OO
O
O
OO
O O
O O
O
O OO
O O
六员 环
六O O元环
六员 环
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硅氧四面体可以组成多种环结构， 各种环状结构的孔径（计算值）如下
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实验结论
试验是按照A型分子筛比例进行的，最终获得了白色粉末状分子筛，其XRD图谱如下
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标准X型分子筛图谱
通过比较发现实验过程中分子筛晶型转变了，由A型转变成X型分子筛。
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结果讨论
A型分子筛和X型分子筛硅铝比相差不多，容易导致晶 型转变，改变晶化时间和晶化温度后获得的任然是X型分子 筛。使分子筛晶型转变的原因可能是PH值变了，因为在实 验时为了让淀粉模板剂充分混合均匀，多加了10ml水，致 使反应时的PH值发生变化。此外A型分子筛晶化温度与X 型分子筛晶化温度相近，因此很容易发生晶型转变。
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研究意义
分子筛作为催化剂，易于与产物分离，可重复使用，绿 色环保。
多级孔分子筛保留微孔分子筛酸性， 又有介孔分子筛 的孔道，使扩散距离减小， 提高催化反应中物质扩散速率 。用模板法合成多级孔分子筛，方法简单，产率较高，而 且模板剂价格便宜，所以模板法合成多级孔分子筛是目前 分子筛合成的一个重要研究方向。
环结构 四元环 五元环 六元环 八元环 十元环 十二元环
孔径，nm 0.12 0.20 0.28 0.45 0.63 0.80
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3.晶穴、笼 二级结构单元还可以通过氧桥进一步相互联结，形成了具
有三维空间的多面体，这种多面体叫做晶穴，或称孔穴、空腔 、笼。
如分子筛的晶体结构中的α笼、β笼、立方体笼、八面沸石笼 和六角柱笼等，笼结构是构成各种分子筛的主要结构单元。