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水熱合成法是在沸石分子篩合成中常用和有效的途徑,深入研究分子篩水熱合成的主要困難是對分子篩的生成機理了解的還不夠清楚。但是,對于沸石分子篩的合成來(lái)說(shuō)無(wú)論哪種生成機理,其晶化過(guò)程都要經(jīng)歷相同的基本步驟:多硅酸鹽與鋁酸鹽的再聚合、分子篩成核、核生長(cháng)、分子篩晶體的生長(cháng)以及引起的二次成核。為了很好的控制和調變沸石分子篩的合成反應,重要的是研究反應的條件對合成反應的影響。根據多年的實(shí)踐經(jīng)驗,下列影響因素在沸石分子篩的合成中占有很重要的地位,主要包括:反應物的組成、硅鋁比、堿度、陳化、晶化溫度與時(shí)間等等。研究這些因素對于合成沸石具有很重要的意義。
對于合成沸石分子篩,溫度是一個(gè)很重要的因素。溫度變化會(huì )影響水在反應釜中的壓力的變化、硅鋁酸鹽的聚合狀態(tài)和聚合反應、凝膠的生成和溶解與轉變、分子篩的成核與生長(cháng)以及介穩相間的轉晶。相同的體系在不同的溫度下可能會(huì )得到完全不一樣的物相,溫度越高得到的沸石的尺寸和孔體積越小,晶體骨架密度相應增大。一般而言在150 °C以下,初級結構往往是四元環(huán)或六元環(huán),而當溫度150 °C,則往往是五元環(huán)的初級結構單元。由此可見(jiàn),在高溫水熱條件下,無(wú)機物(主要是硅鋁酸鹽物種)的造孔規律和晶化溫度與水蒸汽壓之間存在著(zhù)密切的聯(lián)系。
晶化時(shí)間往往也是分子篩合成的一個(gè)重要因素。晶化時(shí)間不夠常常會(huì )有大量的原料未轉化,時(shí)間過(guò)長(cháng),往往會(huì )發(fā)生晶體轉晶的現象,一般由比較空曠的結構轉化為比較致密的結構。晶化時(shí)間與晶化溫度往往是相輔相成的,降低溫度,就要增加晶化時(shí)間;升高溫度,有時(shí)就要縮短晶化時(shí)間。
近年來(lái),沸石分子篩由于具有特的性能,已經(jīng)在吸附分離、催化等領(lǐng)域取得了廣泛的應用。但是對某些沸石分子篩的性能優(yōu)劣問(wèn)題認識不夠深入,有的甚至還很膚淺,為了更加有效地發(fā)揮沸石分子篩在吸附分離、催化領(lǐng)域應用的優(yōu)勢,要注意以下幾個(gè)方面的工作:1)研制價(jià)格低廉的沸石分子篩,以降低生產(chǎn)成本為目的;2)研究沸石分子篩的合成及改性對結構、組成和性能的影響,尋找提高其吸附容量和選擇性的方法;3)建立和完善評價(jià)吸附劑性能的定量指標,更好地為實(shí)際生產(chǎn)做出指導。
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