分子筛检测

对某一类沸石究竟那些性质需要表征，则要视其用途而决定。A型用于洗涤工业，其晶体形貌和晶粒大小十分重要，酸性和稳定性则居于次要地位。Y型主要用于催化裂化催化剂，酸性和稳定性却是第一位的。ZSM-5用作择形催化剂，其结构、孔径、化学组成、酸性、晶粒晶体形貌大小主要，骨架硅铝比稳定性次要。

一、晶体结构和缺陷测定

Collection of Simulated XRD Powder Patterns for Zeolites，沸石分子筛的衍射图谱和晶体数据。

Atlas of Zeolite Structure Types，沸石的立体结构图和孔道截面图。

将实验测得的XRD图谱与已知的标准图谱相比较，发现多或少一些衍射峰，说明样品中可能存在其他的晶相，或者不具有预期的结构。

测定主要衍射峰的强度可以判断样品的结晶度。取样品一个或几个特征峰强度之和与标准样品相比较，可计算样品的相对结晶度。样品的hkl峰强度/标样的hkl峰强度（衍射谱图中各衍射峰的晶格参数）。

二、孔结构

用不同尺寸的探针分子来测定沸石的孔径，比沸石孔径小的才能被吸附，大的分子被排斥在外。多孔材料孔结构表面性质同位素XeNMR谱，氙气体积大只适用于大孔径分子筛，测量核磁共振谱中Xe的化学位移，获得沸石孔径和孔道畅通情况的信息，研究负载金属的分散度和结焦情况。

三、化学组成

最感兴趣的是Na、Al、Si的含量，表示为残钠和硅铝比。X射线荧光光谱、化学分析湿法分析：沸石加浓硫酸加热至出现SO3白烟，水稀释，过滤保留滤液1，滤渣干燥，1000度灼烧称重a。加入HF酸蒸发至干再1000度灼烧称重b。a-b即SiO2含量。灼烧残渣加过硫酸钾加热熔融，将焙融物溶于水中与滤液1合并用原子吸收光谱法分析Na 和Al含量。繁琐

四、酸性

沸石上的酸性位主要是质子酸位，经高温处理后转变成非质子酸位

Si H

O

Al Si

H

O

Al Si

O-

Al Si

+

Al

1.滴定法测定各种酸强度的酸性位数目：样品粉末分散在非极性溶剂中加入指示剂，用正丁胺滴定到中性，根据消耗量计算样品的酸强度分布。缺点：不区分质子酸和非质子酸位。

2.程序升温脱附法，用量热法判断酸强度，吸附时会放出中和热，酸性愈强放热越多。达平衡时间长用脱附代替吸附过程。NH3-TPD分析，吸附碱性分子后进行程序升温脱附(10K/min)，吸附在弱酸位上的碱性分子首先脱出，强酸位上的较高温度才能脱出，得到程序升温脱附图TPD谱。LT低温峰表示由弱酸位脱出的NH3，HT强酸位。由峰面积可得到强弱酸位数目，峰温可推测酸性位的强度。步骤：样品准备活化色谱开机吸附吹扫脱附定量色谱关机数据处理mmol/g。缺点：不区分质子非质子酸位，低温峰还包含非酸性位上脱附，扩散限制使孔道中NH3脱附延迟使脱附温度提高。

3.红外光谱法：测定样品中O-H键振动频率，键越弱频率越低酸强度越高。3740硅羟基峰,3640大笼酸性羟基峰,3540小。硅铝比增加酸性强酸性点少，低硅铝比生命短。Si-O(H)-Al次邻位上无铝时酸性强，铝多（被分摊）中心数量多强度弱。

4.核磁共振法：谱图上酸性羟基位置与OH键强度有关，化学位移越大，OH键越弱酸性越强。峰面积对应酸性位数目。

五、稳定性：经过热、水热或化学处理后用XRD测定结晶保留度，了解晶体状况。（DTA法）晶体破坏时放出热量从DTA谱上高温放热峰可测出晶格破坏温度。一般在1000度左右。良好的耐酸性和热稳定性，天然较合成优越。

六、吸附性能：表面原子或分子受力不对称、有吸附力场存在，吸附力称为色散力，固体表面对气体或液体具有吸附作用的原因。只有直径比较小的分子才能通过孔道被吸附，选择性吸附。晶格孔穴中分布有阳离子，离子周围还有较大的静电力，沸石因由色散力和静电力共同作用故吸附力特别大。

七、离子交换性能：沸石可以进行可逆的阳离子交换，改进沸石的吸附和催化性能。

八、催化性能：沸石做催化剂与结构中的酸性位置、孔穴大小以及阳离子交换性能有关。天然沸石不直接作催化剂的，需要离子交换法改为H型沸石。沸石经质子交换脱除正离子后表面上具有丰富的质子酸位。表面酸位与反应物分子作用形成正碳离子。

电中性[SiO4]四面体被负一价[AlO4]四面体取代使晶格中部分氧出现负电荷。SiAlO和格架外金属离子一起组成催化活性中心，金属阳离子高度分散状态。

活性位置在晶体内部，反应物分析必须扩散到沸石晶格内部才能发生反应，沸石的孔径大小和孔道的连接方式影响催化性能。一维孔道容易堵塞，三维有利于反应物进出。A型4.2Å没催化活性Y型9Å有机分子顺利扩散。

分子筛检测指标

相对结晶度的测定

原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生光辐射。射线被晶体衍射时，每种结晶物质都有独特的衍射。相对含量增加其衍射线亦随之增加，所以通过衍射线强度的数值可以确定相对含量。

可应用布拉格公式2dsinθ=λ，已知波长的X射线来测量θ角2θ=21～25º，从而计算出晶面间距d，由此可知被测物的结构类型。

将待测样品烘干、研细、压片，利用X射线衍射仪分别测定标样和待测样品的五个特征峰的衍射强度(峰高)，

得到待测样品相对结晶度RC＝ΣI样

ΣI标

×100％

硅铝比的测定

每个元素的X射线强度与激发源的能量、强度、元素在样品中的含量有关，可以获得各元素的化学组成和含量的信息。

烘干、压片、检测。

残钠含量的测定

利用火焰的热能使某元素的原子激发发光，并用仪器检测其光谱能量的强弱，进而判断物质中某元素含量的高低。

样品加浓盐酸、蒸发、浓盐酸、蒸发、测定、从工作曲线上查出钠离子浓度。

比表面的测定

低温氮吸附法，让吸附质分子吸附在待测粉末样品（吸附剂）表面，根据吸附量的多少来评价待测粉末样品的比表面大小。

采用氮气为吸附质，通过完整的吸附脱附曲线，进行单点、多点BET比表面积的分析和计算。

样品350℃焙烧、真空400℃脱气8h、400℃二次脱气5h、称重、分析。

灼减量的测定

灼减量又称烧失量，样品在高温加热后其质量的损失。

瓷坩埚（连盖）550℃焙烧至恒重、瓷坩埚中加入样品盖盖、称量、坩埚敞盖马弗炉550℃焙烧3小时、干燥器内冷却、称重。