分子筛

《催化作用原理》第二章作业对不同分子筛结构的总结一、A型分子筛（LAT）1.A型分子筛（LAT）的结构A型分子筛（LAT）由一下三个基本结构组成（如图1所示）：图1.A型分筛（LAT）基本组成结构A型分子筛（LAT）的基本晶胞组成：中间是图1中的lat结构，其八个角处的六元环在接八个sod结构，sod结构与lat结构中的四圆环以d4R结构连接，形成的立体结构如图2所示。立体图平面截图图2.A型分子筛（LAT）的晶胞立体结构2.A型分子筛的应用A型分子筛具有较强的吸水性，利用其固有的特点，制成的A型分子筛膜具有很好的脱水性能。例如，用A沸石膜采用全蒸发分离醇—水混合物。由均质溶液在大孔氧化锆复合物载体上制备出片状和管状的NaA沸石膜。KA沸石膜是从钠型通过离子交换而得。通过全蒸发测试了这些膜从异丙醇/水混合物中脱出水的性能，Na型和K型A沸石都有高选择性，热处理温度达150℃时膜的性能不受影响。二、Y型分子筛（FAU）1、Y型分子筛（FAU）的结构Y型分子筛（FAU）由以下两个结构组成（如图3所示）：图3.Y型分筛（FAU）基本组成结构Y型分子筛（FAU）的立体结构组成：sod结构和d6R结构相互连接形成一个十二圆环，四个十二圆环近似按四面体的各个面排列形成一个晶胞。晶胞间相互连接排列形成了层状结构。如图4所示。图4.Y型分子筛（FAU）的晶胞及立体结构2、Y型分子筛的应用FAU型沸石分子筛是硅铝酸盐结晶体，由于其孔径较大(O．74rim)，将其生长在多孔陶瓷等载体上则形成不同于其他沸石膜的大孔分子筛膜，适用于对较大分子的分离和石油化工、精细化工领域。且由于其孔径可调，是通过物理和化学方法修饰获得不同孔径的分子筛膜的理想材料，受到国内外膜科技工作者的重视。FAU型沸石膜根据其Si／A1比的不同，分为NaX型沸石膜和NaY型沸石膜，当硅铝比在1．5以下时，称为NaX型沸石膜；当硅铝比大于1。5时，称为NaY型沸石膜。物质的结构决定性能，NaY分子筛相对均匀的、发达的孔结构，离子交换后保留的丰富的质子酸位使其酸催化作用成为可能。但是NaY沸石由于NaO含量较高，抑制了质子酸位的正常作用，同时NaY沸石热稳定性较差，只有700~C左右。所以直接使用必然引起骨架坍塌，丧失发达的三维孔道，终止反应催化继续进行，因此一般都经过离子交换降低骨架中Na0，超稳化处理提高骨架稳定性才可使用。（1）催化裂化中的应用80年代研发的超稳Y(USY)型沸石就是以NaY沸石为母体通过离子交换和活化焙烧制备的，这一产品的应用大大提高了汽油的辛烷值，为渣油催化裂化和生产高辛烷值汽油奠定了基础。超稳Y型沸石还可提高汽油中间馏分的选择性，提高汽油回收率。（2）加氢裂化加氢裂化实质上是催化加氢和催化裂化两种反应的结合。1982年，日本开发的加氢裂化工艺R—HYC实现工业化，他是在超稳Y型沸石骨架中引入Fe元素，该工艺运行良好，大大提高了油品质量。据文献报道，将该催化剂进行硫化处理，可以提高沥青裂解和中间馏分油选择性。三、ZSM-5型分子筛（MFI）1、ZSM-5型分子筛（MFI）的结构ZSM-5型分子筛（MFI）由以下四个结构组成（如图3所示）：图5.ZSM-5型分子筛（MEI）基本组成结构ZSM-5型分子筛（MFI）的立体结构组成：cas如图4所示。图6.ZSM-5型分子筛（MEI）立体结构2、ZSM-5型分子筛的应用（1）甲醇转化为烃类产物。HZSM-5分子筛的酸性强，不易高选择性地使用甲醇转化为碳烯烃，而许多杂原分子筛则容易达到。（2）低碳烯烃的转化。低碳烯烃在HZSM-5以及一些改性形式上能有效地转化为富含轻质烯烃的液体产品。（3）F-T合成：在合成气转化为汽油的过程中，改性ZSM-5杂原子分子筛及杂原子分子筛和复合杂原子分子筛具有优良的催化作用。四、丝光沸石（MOR）分子筛1、丝光沸石（MOR）分子筛的结构丝光沸石(MOR)，单胞组成Na8[Al8Si40O96]·24H2O,Si/Al=5~20,是斜方晶系高硅天然分子筛，MOR可以人工合成。C轴方向存在12员环(0.70x0.65nm)的直线孔道，B轴方向存在8员环孔道，这两种孔道相互交叉成二维孔道。8员环孔道途中扭曲严重(0.57x0.26nm)，通常可以只考虑12员环的直孔道。根据交换离子的种类，可在一定程度上调节孔径。具有同种拓扑结构的天然硅铝酸盐中，有含有Pb,Ca等的矿物。丝光沸石（MOR）分子筛由以下结构组成（如图7所示）：图7.丝光沸石（MOR）分子筛基本组成结构丝光沸石（MOR）分子筛的立体结构：mor结构相互连接，形成大孔，中孔，小孔。一层一层连接形成层状结构。主视图侧视图立体图图8.丝光沸石（MOR）分子筛立体结构2、丝光沸石（MOR）分子筛的应用丝光沸石在吸附、分离、干燥、催化等方面均有特殊用途。（1）吸附、分离、干燥氮氢分离：用于制备纯氢或净化氢；氧氮分离；吸附氮氧化物；干燥酸性气体：丝光沸石有较高的耐酸性,因此它可用来做酸性液体或气体的干燥剂,可用来干的有氯气、二氧化硫、氧化氮等酸性无机气体。还可干燥卤代烃类、用酸处理过的烃类,以及含10~15ppm氯化氢的干燥。（2）催化甲苯岐化：丝光沸石用于甲苯岐化是世界六十年代末期的一项新工艺,该法能使甲苯转变为苯和二甲苯,这对发展合成橡胶、合成纤维、合成塑料具有重要意义。催化裂化：H型丝光沸石对烃类有较高的催化裂化能力,比普通硅铝催化剂对正己烷的裂化速度多10000倍,但由于结焦寿命较短,H型丝光沸石随硅铝比增高,裂化活性增大。异构化：对于Px和Pd一H型丝光沸石能在260~300℃温度下异构化戊烷和己烷。加氢裂化：以烷基芳烃为原料,贵金属一H一丝光沸石催化剂在低温下有加氢活性,在高温下有加氢裂化活性,在同一条件下,Pd或Pt一H一丝光沸石对烷烃或环烷烃的加氢裂化有更大的活性。加氢和加氢异构化：钠型丝光沸石可在对苯有加氢活性,而不发生环己烷脱氢。活性大小取决于钠离子在丝光中的浓度,浓度愈大,其活性愈大。此外丝光沸石在高温下对烃类亦有加氢异构化效果。五、各种分子筛的结构比较A型分子筛（LAT）和Y型分子筛（FAU）均有较规则的笼结构，能形成球形孔洞，即小分子化合物可以进入，但若形成的产物较大就不能出去，其进口孔径大小对反应物进行了选择，笼径大小对产物进行了选择。A型分子筛（LAT）形成的晶胞较规则，为对称结构。但Y型分子筛（FAU）形成的晶胞是近似四面体，对称性较差，结构较为复杂。ZSM-5型分子筛（MFI）和丝光沸石（MOR）分子筛的基本结构都是不规则的立体形状，但每一层都规则排列，其形成的孔道类似圆柱型，大孔和小孔相互交织，便于大分子物质分解为小分子物质。ZSM-5型分子筛（MFI）和丝光沸石（MOR）分子筛形成的大孔和小孔的孔径不同，此外，丝光沸石（MOR）分子筛中还有较明显的介于大孔和小孔之间的中孔。