沸石分子篩的結(jié)構(gòu)圖和描述
沸石分子篩的結(jié)構(gòu)圖和描述摘要
沸石分子篩是一種重要的無機微孔材料,具有優(yōu)異的擇形催化、酸堿催化、吸附分離和離子交換能力,廣泛應(yīng)用于催化、吸附和離子交換等工業(yè)過程。沸石分子篩的基本骨架元素是與其
沸石分子篩是一種重要的無機微孔材料,具有優(yōu)異的擇形催化、酸堿催化、吸附分離和離子交換能力,廣泛應(yīng)用于催化、吸附和離子交換等工業(yè)過程。沸石分子篩的基本骨架元素是與其配位的硅、鋁和氧原子,基本結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體和鋁氧四面體,它們可以以不同的組合方式連接,構(gòu)建各種沸石分子篩骨架結(jié)構(gòu)。
沸石分子篩分為α籠和β籠,是A、X、Y分子篩晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。α籠是一個六面體,由六個八元環(huán)和八個六元環(huán)組成,同時聚集成十二個四元環(huán)。窗口zui大有效直徑為4,籠的平均有效直徑為11.4A;β籠是十面體,由八個六元環(huán)和六個四元環(huán)組成。窗咀的大有效直徑為2.8A,保持架的平均有效直徑為6.6A。
a型分子篩屬于立方晶系,其晶胞組成為Na12(Al12Si12O48)。27H2O 。將β籠放置在立方體的八個頂點上,并通過四元環(huán)相互連接形成α籠,α籠可以通過八元環(huán)三維連通,八元環(huán)是A型分子篩的主要窗口。NaA(鈉型)的平均孔徑為4A,被稱為4A分子篩。離子交換后,孔徑增大到3 a左右,而鉀型的孔徑約為3A。
x型分子篩和Y型分子篩的骨架結(jié)構(gòu)相同,區(qū)別在于骨架中硅鋁比不同。傳統(tǒng)上,二氧化硅/氧化鋁比等于2.2 ~ 3.0的稱為X型分子篩,二氧化硅/氧化鋁比大于3.0的稱為Y型分子篩。與金剛石晶體結(jié)構(gòu)類似,用籠代替金剛石結(jié)構(gòu)中的碳原子,相鄰的籠之間用一個六邊形柱狀籠連接形成一個超級籠,即八面沸石籠,由若干個八面沸石籠連接形成X、Y分子篩晶體的骨架結(jié)構(gòu);十二元環(huán)是X型和Y型分子篩的主要孔道,窗口zui大有效直徑為8.0A,陽離子對孔徑有一定的影響。比如被稱為13X分子篩的NaX平均孔徑為9 ~ 10a,而被稱為10X分子篩的CaX平均孔徑為8 ~ 9a。Y分子篩的平均孔徑隨硅鋁比和陽離子類型而變化。ZSM-5分子篩屬于正交晶系,具有特殊的結(jié)構(gòu)。硅氧四面體和鋁氧四面體以五元環(huán)的形式連接,八個五元環(huán)構(gòu)成基本結(jié)構(gòu)單元。這些結(jié)構(gòu)單元通過共同的邊緣連接成鏈,進一步連接成片,以特定的方式相互連接,形成ZSM-5分子篩的晶體結(jié)構(gòu)。因此,ZSM-5分子篩只具有二維孔隙體系,不同于a型、x型和y型分子篩的三維結(jié)構(gòu)。它的主要孔道是10元環(huán)。平行于a軸的10元環(huán)孔道呈s形,孔徑為5.4 5.6a,平行于c軸的10元環(huán)孔道呈線性,孔徑為5.1 5。
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