㈠ 为什么分子筛可以作为固体酸催化剂
因为分子筛催化剂具有优异的酸催化活性,分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性,并有良好的热稳定性和水热稳定性,可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。
1、固体酸催化剂的定义:
一般而言,固体酸可理解为凡能碱性指示剂改变颜色的固体,或是凡能化学吸附碱性物质的固体。按照布朗斯泰德和路易斯的定义,则固体酸是具有给出质子或接受电子对能力的固体。
2、分子筛催化剂具有优异的酸催化活性:
它的酸性来源于交换态铵离子的分解、氢离子交换,或者是所包含的多价阳离子在脱水时的水解。例如:
NH4M─→NH3+HM
H++NaM─→HM+Na+ Ce3+
M+H2OM─→CeOH2+M+HM
式中M表示分子筛。所产生的质子酸中心的数量和酸强度对分子筛的酸催化活性具有重要意义。分子筛的两个羟基脱水将形成路易斯酸(L酸)中心,其结构是一个三配位铝原子和同时生成的一个带正电荷的硅原子。有一种看法认为路易斯酸产生于在阳离子位置上所形成的六配位铝原子。分子筛的以硅铝比表示的组成对其酸度和酸强度(见固体酸催化剂、酸碱催化剂)有很大的影响。
故分子筛可以作为固体酸催化剂。
㈡ 几种常见分子筛的用途
一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石。其化学通式为(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O,M′、M分别为一价、二价阳离子如钾离子、钠离子和钙离子、钡离子等。它在结构上有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴,不同孔径的分子筛把不同大小和形状分子分开。根据二氧化硅和氧化铝的分子比不同,得到不同孔径的分子筛。其型号有:3A(钾A型)、4A(钠A型)、5A(钙A型)、10Z(钙Z型)、13Z(钠Z型)、Y(钠Y型)、钠丝光沸石型等。它的吸附能力高、选择性强、耐高温。广泛用于有机化工和石油化工,也是煤气脱水的优良吸附剂。在废气净化上也日益受到重视。
自然界中存在一种天然硅铝酸盐,它们具有筛分分子、吸附、离子交换和催化作用。这种天然物质称为沸石,人工合成的沸石也称为分子筛。分子筛的化学组成通式为:(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O,M代表金属离子(人工合成时通常为Na),n代表金属离子价数, x代表SiO2的摩尔数,也称为硅铝比,p代表水的摩尔数。分子筛骨架的最基本结构是 SiO4和AlO4四面体,通过共有的氧原子结合而形成三维网状结构的结晶。这种结合形式,构成了具有分子级、孔径均匀的空洞及孔道。由于结构不同,形式不同,“笼”形的空间孔洞分为α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “笼”的结构。A型、X型和Y型分子筛的晶体结构见图1,图2。
由于AlO4四面体具有一个负电荷,可以结合钠等离子,成为电中性。在水溶液中,钠离子很容易与其他阳离子交换。大多数分子筛催化剂是多价金属阳离子或H的交换物,分子筛具有酸性和对分子大小的选择性,可以作为催化剂或载体使用。高二氧化硅沸石对有机基团表现出很高的亲和力,相比之下,低二氧化硅沸石由于具有Lewis和Bronsted酸特性而表现出亲水性。硅及铝原子通过氧构成氧环,氧环的大小决定沸石的细孔孔径。每个氧环的氧原子数目为4~12个。通常具有分子筛作用的有八元环(0.4~0.5nm)、十元环 (0.5~0.6nm) 及十二元环 (0.7~ 0. 9nm)。
具有十二元氧环的有Y型分子筛 (x= 3.1~6.0)和丝光沸石(x=9~11)。前者可用做裂化催化剂、双功能催化剂,后者可用作甲苯的歧化催化剂。
十元氧环的有ZSM-5、ZSM-11等部分 ZSM系列分子筛。
八元氧环的有A型分子筛(x=2)、T型分子筛及ZSM-34等。它们的孔很小,只有直链烃才能进入到细孔中。以分子筛为催化活性组分或主要活性组分的催化剂称为分子筛催化剂。分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、优异的酸催化活性、并有良好的热稳定性和水热稳定性。可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。
希望我能帮助你解疑释惑。
㈢ 什么是分子筛离子交换 具体原理是什么
举个例子,你要做ZSM-5分子筛,做出来以后,里面是含有Na的,但是你用的时候不想它有含有Na,那就要用到离子交换,可以用氯化铵把分子筛里面的钠离子用铵离子替换出来,其实就是个反应,不知道你懂了没!
㈣ 分子筛的性能
分子筛分为:A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛,一般分离2-6的孔径
A型指小孔径的,脱水为主,X型的指中孔径的,主要是脱硫,脱碳,另外还有Y型的,是大孔径的分子筛
4A分子筛的粒径为4A,吸附水,甲醇、乙醇、硫 化氢、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯,不吸附直径大于4A的任何分子(包括丙烷),对水的选择吸附性能高于任何其他分子。是工业上用量最大的分子筛品种之一。
沸石分子筛性能:吸附性能、离子交换性能、催化性能,其都与相对应物质的孔径有关。
5A分子筛的孔径为5A,能吸附小于该孔径的任何分子,主要应用于正异构烃分离、变压吸附分离及水和二氧化碳的共吸附,基于5A分子筛的工业应用特点,5A分子筛选择吸附性高、吸附速度快、特别适用于变压吸附,可适应各种 大小的制氧、制氢、制二氧化碳等气体变压吸附装置,是变压吸附行业中的精品。
3A分子筛的孔径是3A,主要用于吸附水,不吸附直径大于3A的任何分子,根据工业上的应用特点,分子筛具有更快的吸附速度、更多的再生次数、更高的抗碎强度及抗污染能力,提高了分子筛的利用效率并延长了分子筛的使用寿命,是石油、化工行业中气液相深度干燥、精炼、聚合所必需的首选干燥剂。
碳分子筛是制氮较为理想的分子筛,其吸附能力较强,可是但是纯度达到99.99%
㈤ 分子筛是什么分子筛有什么作用
分子筛是通过吸附的优先顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子,称为“分子筛”。是一种硅铝酸盐多微孔晶体。
吸附功能:分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力),其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场,对极性分子(如水)和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。
3.筛分功能:分子筛的孔径分布非常均一,只有分子直径小于孔穴直径的物质才可能进入分子筛的晶穴内部。
4种类:天然沸石或合成沸石,
5.分子筛常用类型:3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、10X分子筛、13X分子筛、13XAPG分子筛、富氧分子筛、XH系列制冷剂,中空玻璃专用。