第15章-多孔材料的合成化学.pptVIP

第15章多孔材料的合成化学 内容简介 第1节 多孔材料（porpous material）与它的分类 第2节 沸石（zeolite）类材料及其结构特征 第3节 沸石类型材料的合成 第4节 生成机理与基本合成规律 第5节 微孔材料合成新进展和特殊合成方法 第1节 多孔材料（porpous material）与它的分类 1.多孔材料的分类 2.鉴定方法 3.无定形、次晶、晶体材料的特征 4.常见的多孔无机材料 5.常用的多孔无机材料制备方法 多孔材料的简单介绍 多孔无机固体材料可以是晶体的或是无定形的，它们被广泛地应用在吸附剂、非均相催化剂、各类载体和离子交换剂等领域，空旷结构和巨大的表面积（内表面和外表面）加强了它们的催化和吸附等能力。 1.多孔材料的分类 （1）按照国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）的定义．多孔材料可以按它们的孔直径分为三类：小于2nm为微孔（micropore）；2～50nm为介孔（mesoporous）；大于50nm为大孔(macropore)，有时也将小于0.7nm的微孔称为超微孔。 （2）而根据结构特征，多孔材料可以分成三类：无定形、次晶和晶体。 2.鉴定方法 最简单的鉴定是应用衍射方法，尤其是x射线衍射，无定形固体没有衍射峰，而次晶没有衍射峰或只有很少几个宽衍射蜂，结晶固体能给出一套特征的衍射峰。 3. 无定形、次晶、晶体材料的特征： 无定形材料：缺少长程有序、孔道不规则，孔径大小不是均一的且分布很宽。 次晶材料：含有许多小的有序区域，但孔径分布也较宽。 晶体材料：孔径大小均一且分布很窄，孔道形状和孔径尺寸能通过选择不同的结构来很好地得到控制。 4. 常见的孔结构材料 常见的无定形孔结构材料： 有硅胶、氧化铝胶、交联粘土、层柱状结构材料、活性炭分子筛等。 常见的晶体材料： 有沸石、分子筛、类沸石材料、氧化硅等介孔材料、氧化硅等大孔材料。 5. 常用的多孔无机材料制备方法： ①沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出来生成有孔材料；②水热晶化法，如沸石的制备；③热分解方法，通过加热除去可挥发组分生成多孔材料；④有选择性的溶解掉部分组分；⑤在制造形体（薄膜、片、球块等）过程中生成多孔（二次孔）。 本章将只讨论结晶的多孔材料：即微孔材料沸石和分子筛。 第2节 沸石（zeolite）类材料及其结构特征 1.沸石与分子筛 2.沸石和分子筛的性质 3.沸石与分子筛的骨架结构 4.晶体结构的非完美性 5.分类 15.2.1 沸石与分子筛 1.沸石 沸石是最为人知的微孔材料家族。天然沸石很早以前（1756年）就被发现。自20世纪40年代第一个人造沸石出现之后，沸石在石油工业催化剂的应用激励和促进着合成方面的研究。在许多活跃的研究领域中，新材料的合成和它们的生成机理研究一直是崇高而重要的课题。沸石及有关材料的合成进展很快，每年都有新的结构和新的材料被发现。这方面的研究不但是出于学术兴趣，而且也是由于不断发现新应用的促进作用。 2.分子筛 分子筛是以选择性吸附为特征的。分子筛一词是为描述一类具有选择性吸附性质的材料，McBain于1932年提出的（可以是结晶的也可以是无定形的），当时，只有两类分子筛材料是已知的：天然沸石和活性炭。后来，又有多种分子筛材料被发现，包括硅酸盐、磷酸盐、氧化物等。 3.沸石的命名 天然沸石的矿物名称多与发现地和发现者有关，而人工合成的沸石常以发现者的工作单位来命名，如ZSM代表Zeolite Socony Mobile。 沸石类化合物包括天然和人工合成的已超过600种，而且还在增加。 国际沸石学会（IZA）根据IUPAC的命名原则，给每个确定的骨架结构赋予一个代码（由三个英文字母组成），例如FAU代表八面沸石，MFI代表ZSM-5。相同的结构可以有不同的化学组成，例如X型沸石（低硅八面沸石）、Y型沸石（高硅八面沸石）和SAPO-37（磷酸硅铝分子筛）具有完全不同的组成，但它们具有相同的FAU结构。 15.2.2 沸石和分子筛的性质 1.沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂，由于其规则有序的结构．沸石的各种性质在很大程度上是可预测的。 2.沸石不同于其它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性质：（1）骨架组成的可调变性；（2）非常高的表面积和吸附容量；（3）吸附性质能被控制，可从亲水性到疏水性；（4）酸性或其它活性中心的强度和浓度能被调整；