分子篩

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分子篩是一個科技名詞。

世界三大漢語詞典分別是中國大陸的《 漢語大詞典》(共13冊，5.6萬詞條，37萬單詞)、中國台灣的《 中文大辭典 》(共10冊，5萬詞條，40萬單詞)以及日本的《 大漢和辭典 》(共13冊，4.9萬詞條，40萬單詞)。漢字是記錄漢語的文字，它已有六千年左右的歷史，是世界上最古老的文字之一。

目錄

名詞解釋

一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽(泡沸石)或天然沸石。其化學通式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，M′、M分別為一價、二價陽離子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在結構上有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴，不同孔徑的分子篩把不同大小和形狀分子分開。根據SiO2和Al2O3的分子比不同，得到不同孔徑的分子篩。其型號有：3A(鉀A型)、4A(鈉A型)、5A(鈣A型)、10Z(鈣Z型)、13Z(鈉Z型)、Y(鈉Y型)、鈉絲光沸石型等。它的吸附能力高、選擇性強、耐高溫。廣泛用於有機化工和石油化工，也是煤氣脫水的優良吸附劑。在廢氣淨化上也日益受到重視。

自然界中存在一種天然硅鋁酸鹽，它們具有篩分分子、吸附、離子交換和催化作用。這種天然物質稱為沸石，人工合成的沸石也稱為分子篩。分子篩的化學組成通式為：(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O，M代表金屬離子(人工合成時通常為Na)，n代表金屬離子價數， x代表SiO2的摩爾數，也稱為硅鋁比，p代表水的摩爾數。分子篩骨架的最基本結構是 SiO4和AlO4四面體，通過共有的氧原子結合而形成三維網狀結構的結晶。這種結合形式，構成了具有分子級、孔徑均勻的空洞及孔道。由於結構不同，形式不同，「籠」形的空間孔洞分為α、β、γ、六方柱、八面沸石等 「籠」的結構。

由於AlO4四面體具有一個負電荷，可以結合鈉等離子，成為電中性。在水溶液中，Na 很容易與其他陽離子交換。大多數分子篩催化劑是多價金屬陽離子或H的交換物，分子篩具有酸性和對分子大小的選擇性，可以作為催化劑或載體使用。高二氧化硅沸石對有機基團表現出很高的親和力，相比之下，低二氧化硅沸石由於具有Lewis和Bronsted酸特性而表現出親水性。 [2] 硅及鋁原子通過氧構成氧環，氧環的大小決定沸石的細孔孔徑。每個氧環的氧原子數目為4～12個。通常具有分子篩作用的有八元環(0.4～0.5nm)、十元環 (0.5～0.6nm) 及十二元環 (0.7～ 0. 9nm)。

具有十二元氧環的有Y型分子篩 (x= 3.1～6.0)和絲光沸石(x=9～11)。前者可用做裂化催化劑、雙功能催化劑，後者可用作甲苯的歧化催化劑。

十元氧環的有ZSM-5、ZSM-11等部分 ZSM系列分子篩。

八元氧環的有A型分子篩(x=2)、T型分子篩及ZSM-34等。它們的孔很小，只有直鏈烴才能進入到細孔中。以分子篩為催化活性組分或主要活性組分的催化劑稱為分子篩催化劑。分子篩具有離子交換性能、均一的分子大小的孔道、優異的酸催化活性、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。

分類

按催化性質，分子篩催化劑可以分為以下幾點：

(1) 酸催化劑，利用分子篩的表面酸性進行催化反應。

(2)雙功能催化劑，分子篩可以負載鉑、鈀類的金屬，得到兼有金屬催化功能和酸催化功能的雙功能分子篩催化劑。

(3) 擇形催化劑，由於分子篩的催化作用一般發生在晶體內空間，分子篩的孔徑大小和孔道結構對催化活性和選擇性有很大的影響。分子篩具有規整而均勻的晶內孔道，而且孔徑大小接近於分子尺寸，使分子篩的催化性能隨反應物分子、產物分子或反應中間物的幾何尺寸的變化而顯著變化。