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催化領(lǐng)域的應用
沸石分子篩具有復雜多變的結構和特的孔道體系,是一種性能優(yōu)良的催化劑。ZSM- 5 與Y型沸石分子篩共同作用應用于 FCC 反應,以獲得較高產(chǎn)率的汽油、丙烯和丁烯。MCM- 22 沸石分子篩在烷基化反應上具有顯著(zhù)的優(yōu)勢,例如 MCM- 22 作為液相烷基化催化劑催化苯和乙烯反應制備乙苯,不僅提高了乙苯選擇性,并且 MCM- 22 本身的穩定性高,用量少,可以在反應器中進(jìn)行原位再生,而其它種類(lèi)催化劑則從反應器中取出另行再生。在短鏈烷基取代芳烴的合成反應上,MCM- 56 有更好的活性,并且不容易失活。ZSM- 22 在許多工藝中用作催化劑,但主要是用于丁烯骨架異構和正庚烷異構化兩個(gè)方面。
從簡(jiǎn)單的基本結構單元進(jìn)行研究。通常來(lái)講,沸石分子篩都是一個(gè)個(gè)四面體通過(guò)共用頂點(diǎn)來(lái)堆積得到的,所以一個(gè)四面體就是一個(gè)初級的結構單元(TO4四面體)。例如:對于silicalite-1沸石分子篩來(lái)講,它的初級結構單元是硅氧四面體([Si O4]0),并且這個(gè)四面體結構單元呈現電中性,這些硅氧四面體通過(guò)共用氧原子的連接,形成了具有MFI結構的沸石分子篩。在合成中模板劑和吸附水是存在于它的孔道中的。當然,當在合成體系中有鋁存在的條件下,則有兩種四面體:硅氧四面體([Si O4]0)和鋁氧四面體([Al O4]-),并且鋁氧四面體是存在一個(gè)負電荷的,通過(guò)組裝合成了硅鋁的具有MFI結構的分子篩,由于這種結構本身帶有一定的負電荷,因此必然要通過(guò)額外的陽(yáng)離子來(lái)平衡,使其整體終呈現電中性。而磷鋁分子篩則是磷氧四面體([PO4]+)和鋁氧四面體([Al O4]-)嚴格交替構成,骨架呈電中性。當然,在初級結構單元與初級結構單元的連接中,要遵守Lowenstein規則:在硅鋁骨架結構中,鋁與鋁不能相鄰;在磷酸鹽骨架結構中,如SAPO-34,鋁是不能和二價(jià)或者三價(jià)金屬原子相鄰、以及磷不能與硅或磷相連的。
Zhdanov的實(shí)驗表明,沸石分子篩晶體生長(cháng)速度與液相中多硅酸根和鋁酸根離子的濃度息息相關(guān),并且晶化過(guò)程中液相各組分濃度是不斷變化的,這些實(shí)驗結果支持了液相轉變機理。對液相轉變機理有利的證明是從液相中直接晶化沸石分子篩,Koizumi等人直接從澄清溶液中合成出了SOD,GIS、FAU等沸石分子篩。
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