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丝光沸石分类和晶型结构及形态

发布时间:2019-08-30     浏览次数:624

近年来,世界合成分子筛的型号已有100多种,但应用较广、用量较多的仍是A、X、Y和MOR型等沸石,其它用量不大或在研究开发中。其中MOR型即为丝光沸石,亦称发光沸石,分天然和合成两类。1864年How首次命名天然丝光沸石。1948年,用碳酸钠为矿化剂,使混合硅酸凝胶与铝酸钠水溶液在265~295℃下水热晶化,首次人工合成出丝光沸石。丝光沸石一般是在富铝条件下合成,硅铝比低于10。传统的低硅丝光沸石具有较高的酸度,是较好的固体酸催化材料。小分子可在其二维空间扩散,较大分子只能在一维空间扩散,然而由于位错等原因,其主要通道易于堵塞,堵塞后很快失去活性。因此,传统的低硅丝光沸石不能完全满足工业日益增长的需求。丝光沸石是一种架状硅铝酸盐,具有特殊结构。其结构决定了丝光沸石具有优良的选择性、吸附性、选择性离子交换、催化反应性、耐酸耐碱性、高热稳定性和耐辐射性,对不同种类、不同大小分子、不同极性物质具有分子筛功能。

丝光沸石分类和晶型结构及形态

1、丝光沸石分类

丝光沸石按孔径大小可分为大孔型(LPM)和小孔型(SPM),大孔型丝光沸石孔径约为0.7nm,小孔型丝光沸石孔径约为0.4nm。LPM型都是合成的,能吸附象苯等大分子,而SPM型有合成和天然两种。按硅铝比高低可分为高硅型和低硅型。高硅型丝光沸石具有很高的热稳定性(1000℃以上),是重要的催化材料,如用于烷基转移反应,其催化活性、选择性和热稳定性在一定的程度上随着硅铝比增大而提高。丝光沸石经改性、改型、活化后能得到氢型、钠型、铵型、混合型等类型。

2、丝光沸石晶型结构及形态

丝光沸石属于正交晶系,空间群CmCm,单元晶胞大小为:a=1.8nm,b=2.0nm,c=0.75nm,其化学组成可表示为Na8[Al8Si40O96]·24H2O。其晶体结构与A型、X型、Y型沸石不同,丝光沸石不仅含有四元环、六元环和八元环,而且有大量的五元环,每两个五元环通过共用两个四面体成对地相互并联[见图1(a)所示]。这种成对的五元环再通过氧桥相互连接,在相连处便形成四元环[见图1(b)所示],形成的环进一步相互连接,还可生成八元环和十二元环等。丝光沸石晶体呈针状或纤维状,集合体呈似棉状、束状、放射状或放射纤维状。

图1丝光沸石的晶型结构示意图

丝光沸石骨架结构稳定主要原因是大量有利于能量稳定的五元环的存在(见图2)。小分子在孔道中的扩散是二维的,而大分子在孔道中的扩散则是一维的。可能发生沿C轴方向上的晶体缺陷或孔道中阳离子和无定形物存在引起的扩散阻塞。用H+交换Na+后丝光沸石的扩散性能得到改善。


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