多級(jí)孔道分子篩材料

多級(jí)孔道分子篩材料第1頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一微孔沸石分子篩簡(jiǎn)介2介孔分子篩3多級(jí)孔道分子篩4第2頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一根據(jù)IUPAC（國(guó)際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)）對(duì)無機(jī)孔性材料的分類：微孔材料：孔徑小于2nm；介孔材料：孔徑在2-50nm之間；大孔材料：孔徑大于50nm。第3頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.微孔沸石分子篩簡(jiǎn)介1.1沸石：最早是指天然的微孔硅鋁酸鹽。其化學(xué)組成可表示為：

[M(Ⅰ),M(Ⅱ)]O·Al2O3·nSiO2·mH2O式中M(Ⅰ)和M(Ⅱ)表示一價(jià)和二價(jià)金屬離子n表示硅鋁比m表示結(jié)晶水的數(shù)量第4頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一20世紀(jì)50年代開始，開始進(jìn)行沸石人工合成的研究，即沸石分子篩。第5頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.2沸石分子篩的結(jié)構(gòu)分子篩的結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)層次：初級(jí)結(jié)構(gòu)單元：由Si和O或Al和O構(gòu)成的硅氧四面體或鋁氧四面體。2.次級(jí)結(jié)構(gòu)單元：由初級(jí)結(jié)構(gòu)單元通過共享氧原子組成的多元環(huán)(a)(b)第6頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第7頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.籠形結(jié)構(gòu)單元：由多元環(huán)圍成的立體機(jī)構(gòu)。第8頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一籠形結(jié)構(gòu)單元通過連接便形成了沸石分子篩骨架結(jié)構(gòu)。第9頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一從整體來看，沸石分子篩是具有多重孔道結(jié)構(gòu)的無機(jī)材料。比如ZSM-5具有直形孔道和之字形孔道，而ZSM-11只具有直形孔道。第10頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第11頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.3沸石分子篩的合成方法水熱合成法：將硅源、鋁源、模板劑和溶劑等按照一定配比配好，然后經(jīng)陳化、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥和焙燒等步驟，最重得到特定孔道結(jié)構(gòu)的沸石分子篩。第12頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第13頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第14頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.4沸石分子篩的催化作用1.沸石分子篩具有強(qiáng)酸性。可用于石油工業(yè)的催化裂化、烷基化、甲烷化、異構(gòu)化等。2.引入金屬雜原子，可以改變分子篩的催化性能。比如鈦硅分子篩TS-1。在分子篩骨架內(nèi)引入金屬鈦后，使其在雙氧水氧化體系中具有優(yōu)異的性能。3.擇性催化。包括反應(yīng)物擇性催化；產(chǎn)物擇性催化和約束過渡態(tài)則行催化。第15頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一擇性催化示意圖第16頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.介孔分子篩微孔沸石分子篩具有較好的催化性能，但由于孔徑大小的限制，對(duì)于大分子反應(yīng)無法應(yīng)用。第17頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水熱合成法介孔分子篩的水熱合成與微孔沸石分子篩類似，只是所選用的模板劑不同。2.1介孔分子篩的合成方法第18頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一與微孔沸石分子篩相比，介孔分子篩具有較好的擴(kuò)散性能，適用與較大分子的反應(yīng)。但是由于介孔分子篩孔壁較薄，而且為無定形態(tài)，所以其水熱穩(wěn)定性較差。為了彌補(bǔ)兩種分子篩各自的不足，如果能將兩種分子篩結(jié)合到一起，就可以得到更加讓人滿意的催化劑。第19頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.多級(jí)孔道分子篩材料1.對(duì)微孔沸石分子篩進(jìn)行酸堿處理3.1合成方法第20頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（a）為處理前（b）為處理后第21頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.雙模板劑分步水熱合成先合成微孔分子篩，在其還為完全結(jié)晶時(shí)，加入介孔分子篩的模板劑，然后進(jìn)一步結(jié)晶。第22頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期一多級(jí)孔道分子篩材料同時(shí)具有微孔分子篩和介孔分子篩優(yōu)點(diǎn)，具有很高的酸性、水熱穩(wěn)定性及多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有