ZSM沸石分子筛分析.ppt

ZSM-5沸石分子筛 1引言 2几种重要的合成方法 3影响分子筛的合成因素 4用途与市场 1.引言 分子筛 Molecular sieve 定义：分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。 特点：具有筛分大小不同的流体分子的能力。 沸石 ：Zeolite 定义：沸石是具有四面体骨架结构的硅铝酸盐。 化学式： M x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] · ? H2O 特点： 筛分性能 吸附性能 离子交换性能 国外发展情况: 上世纪50年代( 1954年) , 美国联合碳化学公司( UCC )首次开发出合成沸石分子筛, 称为第一代沸石分子筛。 上世纪70年代( 1972年), 美国 Mobil公司的研究人员开发出由Zeolites Socony Mobil缩写命名的 ZSM 系列高硅铝比沸石分子筛, 称为第二代沸石分子筛。 上世纪80年代( 1984年) , 美国联合碳化学公司( UCC ) 的研究人员将硅元素引入AlPO4 分子筛中合成出一系列磷酸硅铝分子筛( SAPO ),称为第三代沸石分子筛。 上世纪90年代( 1992年), 美国 Mobil公司的研究人员采用较长链烷烃或芳烃的季铵盐阳离子表面活性剂作为模板剂首次合成出 MCM 系大孔径分子筛。 第一代分子筛：Si/Al?10 A型 X型 Y型 L型 ?型 丝光沸石 毛沸石 特点：低、中硅铝比，笼状孔道结构为主。 第二代分子筛：以 ZSM 系列的沸石分子筛为代表 意义：独特的孔径和孔道，异常显著的择形效果， 使有机反应的分子工程设计成为可能。 第三代分子筛：非硅铝骨架的磷酸铝系列分子筛 意义：其科学价值在于给人们以启示，根据结晶的化学原理和已知氧化物沸石的晶体化学知识，只要条件合适，其它非硅铝元素也可以形成具有类似硅铝分子筛的结构。 ? Table: Common, trade and patented names of materials associated with the MFI topology AMS-1B TS-1 AZ-1 TSZ BOR-C TSZ-III BoraliteC TZ-01 Encilite USC-4 FZ-1 LZ-105 USI-108 NU-4 ZBH NU-5 ZKQ-1B ZMQ-TB ZSM-5 Silicalite ZSM-5沸石分子筛： Z S M- 5 是一种具有高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛。高硅铝比的ZSM-5 亲油疏水，水热稳定性高。ZSM-5 分子筛属于正交晶系 ，空间群 Pnma ，晶胞参数为 a=2.017 nm，b=1.996 nm,c= 1.343 nm。 ZSM-5的结构特点 ZSM-5 的骨架含有独特的五员环结构。这种新型的立体构型，（见图 a）由 8 个五元环组成。这些单元通过棱边连接，形成如图（ b ）所示的链。 这些链可连接成许多薄片，并由薄片连接成三维骨架结构。链沿 Z轴扩展，平行于〔010〕的薄片如下图所示。 ZSM- 5分子筛的孔道结构由截面呈椭圆形的直筒形孔道 ( 孔道尺寸为 0.54 nm× 0 .56 nm) 和截面近似为圆形的Z字型孔道( 孔道尺寸为 0.52 nm× 0.58 n m) 交叉所组成,如图 1所示。两种通道交叉处的尺寸为 0 .9 n m，这可能是 ZSM-5 催化活性及其强酸位集中处 。 ☆ 优异的择形选择性 以沸石分子筛作为催化剂, 只有比晶孔小的分子可以出入，催化反应的进行受着沸石晶孔大小的控制, 沸石催化剂对反应物和产物分子的大小和形状表现出极大的选择性。ZSM-5沸石十元环构成的孔道体系具有中等大小孔口直径, 使它具有很好的择形选择性。 2.分子筛的合成方法 1. 水热合成法 水热合成法是最经典的合成无机微孔材料的方法，它的历史可以追溯到一百多年以前。地质学家为了研究某些矿物和岩石的成因，模拟地层下的水热条件，在实验室内所采