分子筛是一种具有均匀大小的孔(非常小的孔)的材料。这些孔径大小上与化学小分子相似,因此大分子不能进入分子筛或被吸附,而小分子可以。当分子的混合物迁移和通过被称为筛子(或基质)的多孔半固体物质的固定床时,分子量较高的组分(不能进入分子孔)首先离开床层,随后是依次较小的分子。一些分子筛被用于色谱分析,这是一种根据分子大小对分子进行分类的分离技术。其他分子筛被用作干燥剂(例如活性炭和硅胶)。分子筛直径的测量单位为埃(Å)或纳米(nm)。分子筛按孔道大小划分,<2 nm、2~50 nm和>50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。工业分子筛制造
分子筛,顾名思义指该物质具有均匀的微孔孔道结构,小于孔径的分子能够被吸进孔道内,大于孔径的分子则挡在孔道外,根据分子的大小,把各种组分分离,目前人们习惯叫该类物质为沸石或沸石分子筛。沸石分子筛的早期研究源于十九世纪,20世纪六十年代开始工业化。近年来,沸石分子筛在科学和工业上迅速发展,也促使其在气体分离、催化、材料等科学领域的普遍应用。分子筛的特点,可作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂。颗粒分子筛厂家精选分子筛应相互交替工作和再生,以保证设备连续运行。
催化性能,沸石分子筛具有独特的规整晶体结构,其中每一类都具有一定尺寸、形状的孔道结构,并具有较大比表面积。大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心,同时晶孔内有强大的库仑场起极化作用。这些特性使它成为性能优异的催化剂。多相催化反应是在固体催化剂上进行的,催化活性与催化剂的晶孔大小有关。沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体时,催化反应的进行受到沸石分子筛晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应起着选择性作用。
ZSM-5 结构,如果说二维结构的石墨烯像书页,那书就是三维结构的石墨,即指原子在三个方向上规则、连续的排列着,3个方向上的空间尺度都远大于纳米级。SSZ-13就属于三维材料。四元环和六元环组成D6R,四元环和八元环组成CHA笼,D6R和CHA笼交替排列形成三维交叉孔道结构。弄清楚分子筛孔道结构才能方便下一步的研究,比如较受关注的酸性位点和阳离子交换位点问题以及DFT计算等。ZSM-5孔道可分为十元环直孔道和十元环正弦孔道,其酸性位点可分为三种:α位(直孔道壁) 、β(正弦孔通道) 和γ位(正弦孔道壁),三个位点的数量、性能不同,The Effect of Different Active Sites on the Catalytic Activity of Fe-ZSM-5 Zeolite for N2O Direct Decomposition文章中就提到α位的Fe离子活性更高。不过SSZ-13文章中貌似没有α、β、γ位点的说法,其酸性位点或者说阳离子位点可能有四种(我理解的两个位点的关系应该是酸性位点包含阳离子位点,即分子筛本身有酸性位点,阳离子的加入取代了某些酸性位点上的质子)。分子筛可用于气体和液体的干燥、纯化、分离和回收。
分子筛的分类,按硅铝比分为A型、X型、Y型等分子筛。通式为:MO.Al2O3.xSiO2.yH2O,其中M表示K、Na、Ca等。习惯上:SiO2/Al2O3摩尔比:2.2~3.0 叫X型分子筛。 SiO2/Al2O3摩尔比:>3.0叫Y型分子筛。A型分子筛的硅铝比接近1:1。商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如3A型、4A型、5A型分子筛。4A型即孔径4A。含Na+的A型分子筛记作Na-A,若其中Na+被K+置换,孔径约为3A,即为3A型分子筛;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,孔径约为5A,即为5A型分子筛。Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,孔径约为5A,即为5A型分子筛。 气体行业常用的分子筛型号;分子筛;方钠型,如A型:钾A(3A),钠A(4A),钙A(5A)。颗粒分子筛厂家精选
为了制取合适的分子筛催化剂,有时尚需将交换所得产物与其他组分调配。工业分子筛制造
3Å分子筛用于去除乙醇中的水分,乙醇可直接用作生物燃料,或间接用于生产各种产品,如化学品、食品、药品等。由于水和乙醇在大约95%的浓度下形成共沸物,常规蒸馏不能从乙醇工艺流程中除去所有的水(乙醇生产中不希望的副产物),因此分子筛珠被用于通过将水吸附到珠中并允许乙醇自由通过,在分子水平上分离乙醇和水。一旦珠子充满水,就可以控制温度或压力,使水从分子筛珠子中释放出来。3Å分子筛储存在室温下,相对湿度不超过90%。它们在减压下密封,远离水、酸和碱。4Å分子筛化学式: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O,硅铝比: SiO2/ Al2O3≈2,4Å分子筛被普遍用于干燥实验室溶剂。它们可以吸收水和临界直径小于4Å的其他分子,如NH3、H2S、SO2、CO2、C2H5OH、C2H6和C2H4。它被普遍用于液体和气体的干燥、精炼和净化(如氩气的制备)。工业分子筛制造