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分子篩的離子交換性

發布時間:2024-04-04 02:30:58

A. 為什麼分子篩可以作為固體酸催化劑

因為分子篩催化劑具有優異的酸催化活性,分子篩具有離子交換性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性,並有良好的熱穩定性和水熱穩定性,可製成對許多反應有高活性、高選擇性的催化劑。

1、固體酸催化劑的定義:
一般而言,固體酸可理解為凡能鹼性指示劑改變顏色的固體,或是凡能化學吸附鹼性物質的固體。按照布朗斯泰德和路易斯的定義,則固體酸是具有給出質子或接受電子對能力的固體。

2、分子篩催化劑具有優異的酸催化活性:
它的酸性來源於交換態銨離子的分解、氫離子交換,或者是所包含的多價陽離子在脫水時的水解。例如:
NH4M─→NH3+HM
H++NaM─→HM+Na+ Ce3+
M+H2OM─→CeOH2+M+HM
式中M表示分子篩。所產生的質子酸中心的數量和酸強度對分子篩的酸催化活性具有重要意義。分子篩的兩個羥基脫水將形成路易斯酸(L酸)中心,其結構是一個三配位鋁原子和同時生成的一個帶正電荷的硅原子。有一種看法認為路易斯酸產生於在陽離子位置上所形成的六配位鋁原子。分子篩的以硅鋁比表示的組成對其酸度和酸強度(見固體酸催化劑、酸鹼催化劑)有很大的影響。

故分子篩可以作為固體酸催化劑。

B. 淺談沸石分子篩的性能

分子篩是一類具有均勻微孔,主要由硅、鋁、氧及其它一些金屬陽離子構成的吸附劑或薄膜類物質,其孔徑與一般分子大小相當,據其有效孔徑來篩分各種流體分子。沸石分子篩是指那些具有分子篩作用的天然及人工合成的晶態硅鋁酸鹽。

沸石分子篩的性能

1、吸附性能

沸石分子篩的吸附是一種物理變化過程。產生吸附的原因主要是分子引力作用在固體表面產生的一種「表面力」,當流體流過時,流體中的一些分子由於做不規則運動而碰撞到吸附劑表面,在表面產生分子濃聚,使流體中的這種分子數目減少,達到分離、清除的目的。由於吸附不發生化學變化,只要設法將濃聚在表面的分子趕跑,沸石分子篩就又具有吸附能力,這一過程是吸附的逆過程,叫解析或再生。由於沸石分子篩孔徑均勻,只有當分子動力學直徑小於沸石分子篩孔徑時才能很容易進入晶穴內部而被吸附,所以沸石分子篩對於氣體和液體分子就猶如篩子一樣,根據分子的大小來決定是否被吸附。由於沸石分子篩晶穴內還有著較強的極性,能與含極性基團的分子在沸石分子篩表面發生強的作用,或是通過誘導使可極化的分子極化從而產生強吸附。這種極性或易極化的分子易被極性沸石分子篩吸附的特性體現出沸石分子篩的又一種吸附選擇性。

2、離子交換性能

通常所說的離子交換是指沸石分子篩骨架外的補償陽離子的交換。沸石分子篩骨架外的補償離子一般是質子和鹼金屬或鹼土金屬,它們很容易在金屬鹽的水溶液中被離子交換成各種價態的金屬離子型沸石分子篩。離子在一定的條件下,如水溶液或受較高溫度時比較容易遷移。

在水溶液中,由於沸石分子篩對離子選擇性的不同,則可表現出不同的離子交換性質。金屬陽離子與沸石分子篩的水熱離子交換反應是自由擴散過程。擴散速度制約著交換反應速度。

3、催化性能

沸石分子篩具有獨特的規整晶體結構,其中每一類都具有一定尺寸、形狀的孔道結構,並具有較大比表面積。大部分沸石分子篩表面具有較強的酸中心,同時晶孔內有強大的庫侖場起極化作用。這些特性使它成為性能優異的催化劑。多相催化反應是在固體催化劑上進行的,催化活性與催化劑的晶孔大小有關。沸石分子篩作為催化劑或催化劑載體時,催化反應的進行受到沸石分子篩晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形狀都可以對催化反應起著選擇性作用。在一般反應條件下沸石分子篩對反應方向起主導作用,呈現了擇形催化性能,這一性能使沸石分子篩作為催化新材料具有強大生命力。

C. 什麼是分子篩離子交換 具體原理是什麼

舉個例子,你要做ZSM-5分子篩,做出來以後,裡面是含有Na的,但是你用的時候不想它有含有Na,那就要用到離子交換,可以用氯化銨把分子篩裡面的鈉離子用銨離子替換出來,其實就是個反應,不知道你懂了沒!

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