看过的沸石分子筛-2.ppt

* * 2. 沸石分子筛的结构 2.1 沸石的结构： ? 沸石晶胞的化学式： M x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] ? ? H2O M x/n ： 阳离子，保持晶体的电中性 (AlO2) x (SiO2) y ： 沸石晶体的骨架，具有不同形状的孔和孔道 ? H2O ： 化学吸附和物理吸附的水分子，物理吸附的 水分子在一定的条件下可发生可逆的吸附和 脱附 沸石的初级结构单元PBU ? 四面体结构 Tetrahedron： 硅氧四面体和铝氧四面体相互联结时遵守如下规则： (a) 四面体中的每个氧原子都是共用的 (b) 相邻的两个四面体之间只能共用一个氧原子 (c) 两个铝氧四面体不直接相联 ? 多元环 Ring : 沸石的次级结构单元 SBU Table: Apertures formed by rings of tetrahedra found in zeolite structures 1.50 18 0.80 12 0.63 10 0.43 8 0.28 6 0.15 5 0.16 4 最大自由直径 / nm 多元环 Fig. Some 8-ring conformations for hydrated forms zeolites zeolite A chabazite erionite a hypothetical cubic zeolite gemlinite levynite ? 笼 Cage： 三维空间的多面体，是构成沸石分子筛的主要结构单元 ? 特征结构 : 笼形结构单元，三维空间的多面体，根据确定它们多面体面的 n 元环来描述。不同的分子筛骨架会含有相同的笼形结构单元，即同一 笼形结构单元通过不同的连接方式会形成不同的骨架结构类型 链状结构单元和层状结构单元 Fig. The framework of mordenite Fig. The framework of ZSM-5 2.2 几种重要的沸石的骨架结构： ? A型沸石(LTA): 　　理想晶胞组成：Na96 [Al96 Si96 O384] ? 216 H2O 　　基本组成单元：含192个正四面体，相当于8个?笼，分别位于立方体的 顶点上，以四元环通过T?O?T键相互联结，围成一个26面体笼，即?笼 　　孔道：互相垂直的三维孔道体系，主孔道为八元环，直径约0.42nm， ?笼的最大直径为1.14nm 　　阳离子分布： A型沸石晶胞中每个?笼有12个Na+离子，其中8个分布 在六元环附近，4个分布在3个八元环附近。阳离子的改变，会使孔道直径 发生变化，KA：0.3nm NaA：0.4nm CaA：0.5nm 　　水分子： A型沸石晶胞中的水分子处于?笼和?笼中，在?笼中，水分子 与沸石骨架表面的氧原子形成氢键，而在?笼中，水分子几乎是以液体状态 的方式存在 　　Si/Al： A型沸石的Si/Al=1:1　　　 ? X 型沸石、 Y 型沸石和八面沸石(FAU): 理想晶胞组成：X型 Na86 [Al86 Si106 O384] ? 264 H2O Y型 Na56 [Al56 Si136 O384] ? 264 H2O 基本结构单元：8个? 笼，按金刚石晶体方式排列，金刚石结构中每 个碳原子由? 笼替代，相邻的? 笼通过六元环以T?O?T键相互联结，围成 一个26面体笼，即八面沸石笼，或称超笼 孔道：与金刚石晶体结构类似的三维孔道体 系，主孔道为十二元环，孔口直径约 0.7?0.8nm， 八面沸石笼的最大直径为 1.18nm 阳离子分布：一般分布在比较确定的位置， 影响因素有吸附的水分子，沸石表面的OH?基 团，阳离子的种类 Si/Al： X型沸石的Si/Al=1.1~1.5 ，Y型沸石的Si/Al1.5 广义指八面沸石笼壁附近的位置 ?笼中心