沸石分子筛的改性研究

近年来，沸石分子筛的改性研究受到了广泛的关注。沸石分子筛是一种具有许多孔隙和大

量表面官能团的多孔材料，在存储、分离、催化、抗污和环境净化等方面具有许多优点。

为了提高其功能性、催化性、耐腐蚀性和使用寿命，通过改性研究实现材料性能的改善和

改变。

改性研究具有多种形式，可以通过改变分子筛结构和形貌来改性，也可以采用化学方法改性。根据改性目的和应用领域，将沸石分子筛改性主要分为结构改性和表面改性。结构改

性主要是为了增加多孔性和表面积，改变能量状态，提高多孔孔隙的极性特性。表面改性，则是将化学修饰剂放置在沸石分子筛表面，形成有机聚合物膜，使筛体更有韧性、耐磨、

耐腐蚀性，以此改善它的催化特性。

另外，还可以采用物理方法，利用质量系统和脉冲态技术，将沸石分子筛表面改性，以提

高分子筛的功能性、导电性、光敏性等特性。

综上所述，沸石分子筛的改性研究为提高它的功能性、催化性、耐腐蚀性和使用寿命起到

了重要作用，并取得了良好的效果，它为沸石分子筛的应用提供了许多有益的发展方向和

技术支持。

分子筛催化剂的解析

分子筛催化剂的解析分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由 SiO4和AlO4四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如 Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为： A型，X型，Y型等 A型主要成分是硅铝酸盐，孔径为 4A（1A=10 -10 米），称为 4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。 X型硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为 9—10A的分子筛晶体，称为 13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为 10X（又称钙X型）分子筛。沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。通常，天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。 1 分子筛的应用领域沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程，还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域，并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。分子筛主要应用品种有 3A、4A、5A 、13X以及以上述为基质的改性产品。 3A分子筛用途：各种液体(如乙醇)的干燥；空气的干燥；制冷剂的干燥；天然气、甲烷气的干燥；不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。 4A分子筛用途：空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥；氩气的制取和净化；药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥；油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。 5A分子筛用途：变压吸附；空气净化脱水和二氧化碳。 13X分子筛用途：空气分离装置中气体净化，脱除水和二氧化碳；天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫；一般气体深度干燥。改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。 2分子筛催化剂的发展历史分子筛的起源可追溯到1756年，首次在玄武岩的孔洞中发现了天然微孔硅铝酸盐，天然沸石。1840年，发现天然沸石具有可逆地吸水一脱水的性能，并且在加热过程中，它的透明度和结晶形状不发生变化。于是，天然沸石的微孔性及其在吸附、离子交换等方面的能引起了研究者的关注。1858年，根据泡沸石脱水晶体可以分离不同大小分子的性能，成功地实现了异构烷烃和正烷烃的分离。1925年，人们发现菱沸石能迅速吸附水、乙醇和甲酸蒸气，而基本上不吸收丙酮、乙醚和苯，再次证实了沸石的分子筛分作用。于是，沸石分子筛这一不仅代表其组成，而且代表着其作用的名称便产生了。研究者最初主要把沸石分子筛用作流体干燥和净化过程的吸附剂与干燥剂，后来也用于流体的分离。 20世纪50年代中期至80年代初期，是分子筛科研、应用及产业发展的全盛时期。1960年，提出了分子筛规整结构的“择形催化”概念，1962年，X型沸石分子筛首次用于催化裂化过程，此阶段发现的低、中硅铝比(SiO2／A1203≤10)的A型、X型、Y型、丝光沸石等称为第一代分子筛。 20世纪70年代，美国美孚石油公司开发的以ZSM一5为代表的高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛称为第二代分子筛。如ZSM一5、ZSM一11、ZSM一12等，这些高硅分子筛水热稳定性高，亲油疏水，绝大多数孔径在0．6nm左右，对甲醇及烃类转化反应有良好的活性及选择性，此类分子筛的开发，促进了分子筛及微孔化合物结构与性质的研究，也大大推动了分子筛应用方面的研究。联碳(UCC)公司于80年代开发了非硅、铝骨架的磷铝系列分子筛联碳(UCC)公司于80

ZSM-5分子筛合成和改性的研究进展

ZSM-5分子筛合成和改性的研究进展摘要：ZSM-5分子筛在工业中应用广泛。本文详细阐述了ZSM-5沸石分子筛的各种合成方法，并介绍了常用的高温水热处理、金属改性和磷改性等改性技术现状及其应用。关键词：ZSM-5，分子筛，合成，改性 ZSM-5沸石分子筛是Mobil公司于20世纪70年代开发的一种高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛。ZSM-5分子筛属高硅五元环型沸石，其基本结构单元由8个五元环组成，这种基本结构单元通过共边联结成链状结构，然后再围成沸石骨架，其理想晶胞组成为：N&（Al n Si96-n O l92）• 16H20。该沸石分子筛亲油疏水，热和水热稳定性高，大多数的孔径为0.55nm左右，属于中孔沸石。由于其独特的孔结构不仅为择形催化提供了空间限制作用，而且为反应物和产物提供了丰富的进出通道，也为制备高选择性、高活性、抗积炭失活性能强的工业催化剂提供了晶体结构基础。由此，其成为了石油工业中择形反应中最重要的催化材料之一。不仅如此，ZSM-5分子筛在精细化工和环境保护等领域中也得到了广泛的应用。因此，对ZSM-5分子筛的研究具有重要的理论意义和实践价值。本文在介绍ZSM-5分子筛结构的基础上，分析总结了ZSM-5分子筛的各种合成方法，如有机胺合成，无机胺合成等方法。此外，浅述了ZSM-5分子筛在改性方面的研究，以及未来ZSM-5分子筛的重点研究方向。 1 ZSM-5分子筛的结构 ZSM-5分子筛属于正交晶系，晶胞参数⑴为a=2.017nm, b=1.996nm, c=1.343nm。ZSM-5 的晶胞组成可表示为Na n（Al n Si96-n O192）• 16H2O。式中n 是晶胞中Al原子个数，可以由0~27变化，即硅铝物质的量比可以在较大范围内改变，但硅铝原子总数为96个。 ZSM-5分子筛的晶体结构由硅（铝）氧四面体所构成。硅（铝）氧四面体通过公用顶点氧桥形成五元硅（铝）环，8个这样的五元环组成ZSM-5分子筛的基本结构单元。ZSM-5分子筛的孔道结构由截面呈椭圆形的直筒形孔道（孔道尺寸为0.54 nm X0.56 nm）和截面近似为圆形的Z字型孔道（孔道尺寸为0.52 nm 区.58 nm）交叉所组成⑵，如图1所示。两种通道交叉处的尺寸为0.9 nm,这可能是ZSM-5

沸石改性综述

L沸石的改性一．引言酸型沸石是一种广泛应用于石油精炼厂和石化生产过程的催化剂。由于沸石分子筛的酸强度及酸分布都会影响到沸石的稳定性和催化性能，因此沸石科学的早期人们就已经开始研究利用离子交换技术来改变沸石酸性质。例如，20世纪40 年代Barrer描述了丝光沸石的离子交换行为[i][ii]。Sherry[iii]和Breck [iv]已经总结出一套一般的离子交换方法[v]，这种方法适用于分子筛离子交换已经得到证实[vi,vii]。接着，在20世纪六七十年代，焙烧作为一种主要的方法被用来研究Y（FAU）沸石[viii,ix]。沸石分子筛的催化性能受SiO2/Al2O3的影响，改变分子筛的SiO2/Al2O3也成了研究分子筛的重点，常常通过直接合成或者通过合成后处理的方法，得到高硅铝比的沸石分子筛，经脱铝处理的高稳定的USY分子筛为流化催化裂化奠定了基础，高硅铝比的丝光沸石也显示出了独特的催化性能。分子筛的改性范围很广，从简单的离子交换直到结构完全崩塌的材料都属此范围。既包括对非骨架元素的改性也包括对骨架元素的改性。兰州炼油化工总厂石化研究院的高繁华等人总结了沸石改性的方法，主要包括三大类：一是结构改性，即改变沸石的SiO2/M2O3（M＝Al或Fe，B，Ca等）从而达到改变沸石酸性的目的，水热脱铝是这类改性沸石的典型方法；二是沸石晶体表面改性，如加入不能进入沸石孔道的大分子金属有机化合物达到改性目的；三是内孔结构改性，即改变沸石的酸性位置或限制沸石的内孔的直径，例如金属阳离子交换。目前工业上广泛应用的分子筛大多是需要提高其耐酸性能，分子筛骨架的酸碱性与分子筛骨架的硅铝比密切相关，所以往往需要对分子筛进行后处理来改变骨架的硅铝比，从而改变它的酸碱性和活性中心的数目和强度来适应催化反应的需要。改变分子筛的硅铝比，通常是在合成后对分子筛进行脱铝补硅处理，沸石分子筛脱铝补硅的方法很多[x,xi]，主要有：（1）酸处理的方法可用无机酸或有机酸处理分子筛，使其骨架脱铝，可使用的酸有盐酸、硫酸、硝酸、甲酸[xii]、乙酸、柠檬酸[xiii]、乙二胺四乙酸（H4EDTA）等。根据分子筛耐酸性的差异，采用不同浓度的酸进行骨架脱铝。对于耐酸性好的高硅沸石多用盐酸漂法，以抽走骨架中的铝，结构仍保持完好。在骨架铝脱出的同时，孔道中非晶态物质也被溶解，这样减少了孔道阻力。对于耐酸性差的分

分子筛改性

分子筛的改性主要方法有：加入模板剂（控制含量），老化时间（温度）、搅拌速度、晶化时间（温度）以及碱度控制，吸附一些金属离子等硅烷化改性ZSM-5分子筛用于催化脱蜡催化剂改性方法：利用分子模拟技术，筛选分子大小合适的硅烷模板化含物A对ZSM-5分子筛进行表面修饰，并对改性分子筛性质进行了表征改性结果：在改性温度50℃，硅烷化合物A质量分数为5%的条件下，可制备选择性良好的改的ZSM一5分子筛。将其用于制备新型催化脱蜡催化剂，在压力为6.5 MPa，氢气／原料油(体积比)为500，空速为1．0 h-1的条件下，与未改性者相比，前者柴油收率提高了2．7个百分点，凝点降低了2℃。改性后的分子筛对正己烷的吸附选择性增加，对环己烷的吸附含量减小。刘丽芝，郭洪臣.硅烷化改性ZSM-5分子筛用于催化脱蜡催化剂;[J]石化技术与应用，2009，27（3），242-245 直链烷烃对Ti-HMS分子筛合成的影响改性方法：以十二胺为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，钛酸四丁酯为钛源，直链烷烃正己烷或正辛烷为有机添加剂，在室温下合成出具有较大孔径的Ti-HMS分子筛。结果：研究了烷烃对Ti-HMS分子筛的扩孔作用及对分子筛结晶度和催化性能的影响,结果表明，加入的烷烃越多，分子筛的孔径越大；烷烃链长越长，对Ti-HMS的扩孔作用越显著, 将加入烷烃所得的Ti-HMS用于模拟燃料中)，4,6-二甲基二苯并噻吩的氧化脱除反应，结果发现，Ti-HMS的催化氧化活性有所提高，对4,6-二甲基二苯并噻吩的脱除速率增大孙德伟，李钢，金长子，赵丽霞，王祥生；直链烷烃对Ti-HMS分子筛合成的影响；[J]催化学报，2007,28（5）,479-483 小晶粒SAPO-11分子筛的合成、表征与异构化性能研究改性方法：通过调整反应物凝胶的老化条件和原料配比，制备了亚微米级晶粒尺寸的SAPO-11 分子筛。以二正丙胺和二异丙胺的混合物为模板剂单胺法：选用二正丙胺(DPA)和二异丙胺(DIPA)两种有机模板剂，将两种有机胺分别进行合成。双胺法：是以DPA和DIPA为混合模板剂合成SPAQl 1分子筛的方法结果：以小晶粒SAPO-11分子筛为载体的催化剂与以常规SAPO-11 为载体的催化剂相比，不仅正十六烷异构化反应的转化率有大幅度提高，而且异构化的选择性也得到的明显改善，表现出了良好的长链烷烃异构化性能。张胜振，陈胜利，董鹏，袁桂梅，小晶粒SAPO-11分子筛的合成、表征与异构化性能研究，中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室小晶粒ZSM-35分子筛的合成改性方法：原料中加入适量的十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇400，可使ZSM-35分子筛的粒度减小；较短的晶化时间和较高的合成釜转速有利于合成小晶粒ZSM-35分子结果：小晶粒ZSM-35具有较高的骨架异构烯烃选择性和较少的副反应产物。谢素娟，李玉宁，刘盛林，王清遐，徐龙伢，小晶粒ZSM-35分子筛的合成，[J].石油学报,2006,10,64-67 新型复合分子筛的制备及其吸附脱硫性能研究改性方法：用碱处理沸石ZSM-5的浆液作为硅铝源．合成了一系列新型微孔-介孔复合分子

改性沸石的改性方法及应用

改性沸石的改性方法及应用改性沸石包括范围很广，从经简单的离子交换处理直到结构完全崩塌而得到的产品都属改性沸石范围。天然沸石经过改性，可以明显提高其孔隙率及表面活性，提高吸附性能、离子交换性能及交换容量等，从而提高其使用价值。 1、利用离子交换原理改性沸石的离子交换性能在无氧和有氧的情况下进行，适用范围较广，所以这种改性方法应用广泛。用酸和碱分别改性沸石，从电镜分析中看出，经过改性的沸石表面明显伸展开，表面积增大，酸浸沸石呈木絮状，从而使其吸附能力大大增强。这说明经离子交换后，可提高其离子交换能力。研究了去除有盐存在下的废水中的氨氮，用1%NaCl的溶液改性，然后在30℃干燥24h，发现这种改性沸石对氨氮有较高的去除率并能快速达到平衡，溶液中若存在Ca2+，Mg2+则有助于氨氮的去除，若存在K＋则阻止了氨氮的去除。使用天然沸石处理核废水中的碘化物效果并不明显，但用NH4+，Na+，Pb2+，Ag+，Cd2+，Hg+，Hg2+，Tl+等溶液对沸石进行改性，结果表明其中Ag+，Pb2+，Tl+改性的沸石对I-的吸附较好。工业废水中的重金属离子对环境污染极大，沸石本身格架结构特征和配位键的不平衡决定了沸石能作为阳离子交换剂使用。将改性沸石用于处理采油废水中的COD的研究，经不同的活化方法得到的改性沸石对COD 的吸附能力为：盐酸活化的氢型沸石>氢氧化钠活化的钠化沸石>加热活化的沸石>未活化的沸石，对此可解释为由半径较小的H+的置换了半径较大的阳离子，拓宽了孔洞，表面积明显增加，裸露的酸中心明显增多，极大提高了吸附能力，结果是去除率达75％左右，成本

仅为药剂价格的1/10。将一定量的天然沸石加入浓度为50%的MgCl2和AlCl3混合液中，制得除磷材料，该材料对磷酸氢二钾的处理效果最佳其次是磷酸二氢钾，焦磷酸盐。其除磷效果要优于于常用的除磷剂硫酸铝和聚铝，因此值得推广和应用。由此可见，为了平衡负电荷而进入沸石晶体中的金属离子（一般为Na+，K+），可被其他离子置换，这样对沸石的结构影响很小，但对沸石的离子交换和吸附性能影响很大，而且其交换的离子相对来说是比较无害的Na+，Ca2+，K+，因此，沸石是处理工业废水中的一种理想原料。这是一种简单易行且较廉价的改性方法，但是这种原理改性后的沸石对有机物等的去除能力较差。 2、加热培烧法改性沸石中的水，加热到200℃左右即可逸去，沸石得到活化，形成疏松多孔的海绵体，使吸附和阳离子交换等特性得以发挥[15]。而且当水受热逸出后，通道和孔穴更加空旷，相应内表面积更加巨大，而且脱水后沸石晶穴内部具有很强的库仑场和极性，表现出强烈的吸附性。沸石具有耐高温特性，但温度太高会破坏其结构使其失去离子交换功能。一般情况下，500～550℃灼烧时既可提高其机械强度又可加大孔容，增加比表面积，还可增加阳离子的运动活性，使离子交换进行更充分。对经过不同温度灼烧的沸石进行电镜观察可观察沸石结构的变化。将多孔改性沸石球颗粒在550℃和800℃时灼烧，然后对沸石球断面进行扫描电镜观察，发现550℃烧制的沸石球微孔结构非常明显，孔道分布均匀广泛，形状规则，80%的孔径在20～50μm之间；而800℃烧制的沸石球颗粒结构明显不同，90%的孔径只在20～30μm之间，稍大的孔道严重变形，用其处理氨氮废水效果急剧下降。天然沸石的热稳定性取决于沸石的硅和铝和平衡阳离子的比率，一般在其组成变化范围内，硅含量高，则稳定性好。平衡阳离子的性质的某些变化，对于晶体的稳定性有显著影响，如钙的天然斜发沸石在500℃以下即可分解，同一样品若用钾进行离子交换，则其晶体温度达800℃仍不破坏。在很多文献中都结合灼烧方法以改性。 3、沸石晶体表面改性近年来，用有机物改性的沸石，特别是用表面活性剂改性的沸石，因其突出的吸附能力，引起了人们的重视，得到了广泛的研究。十六烷基三甲基溴化铵是常用的有机改性剂。用十六烷基三甲基溴化铵对沸石改性，通过X-衍射分析，开始沸石的单元层间距离为0.3955nm改性后为0.3966nm，稍有增大，但内部结构未被破坏，改性剂在沸石表面形成一层覆盖物，重铬酸阴离子由于与表面活性剂形成沉淀而被除去，去除率可达98%。参考国内外有关文献报道，单独使用阳离子表面活性剂会影响沸石的吸附容量，而两性离子表面活性

LiX沸石分子筛的改性及其氮氧吸附性能研究

LiX沸石分子筛的改性及其氮氧吸附性能研究沸石分子筛的非骨架阳离子以相对固定的形式分布于骨架结构中,具有一定的流动性,可进行离子交换反应。沸石分子筛是一种优良的吸附剂,对极性小分子有很强的吸附能力,对于临界直径、极性、形状、不饱和度等不同的分子具有选择吸附性。所以,沸石分子筛被广泛地应用于诸多领域,尤其是气体分离行业。 LiX沸石分子筛就是其中的代表,具有较好的氮氧吸附分离性能。通过稀土金属Ce³⁺对LiX沸石分子筛进行阳离子交换改性,分析其对氮氧吸附性能的变化,有利于得到氧气吸附性能更好的沸石分子筛。通过阳离子交换法在不同条件下对LiX沸石分子筛进行Ce³⁺改性,制备出Ce LiX沸石分子筛,并通过TG-DSC、FT-IR、XRD、SEM、XRF等表征方法分析了改性前后分子筛的组成及结构变化;通过BET、气体吸附分析了不同反应条件下得到的CeLiX 沸石分子筛的比表面积、孔径变化以及氮气和氧气的吸附性能;通过吸附模型拟合CeLiX分子筛对氮气和氧气的吸附,分析了CeLiX型沸石分子筛离子交换反应的动力学规律。交换次数和交换剂浓度是CeLiX沸石分子筛结构特征的主要影响因素。在一定的范围内,随着交换剂浓度的提高、交换次数的增加,CeLiX红外吸收峰和XRD 衍射峰的强度均会减弱,粉体表面变得粗糙,但CeLiX能够保持稳定的骨架和晶体结构。当交换剂浓度和交换次数达到一定值时,继续增大交换剂浓度、增加交换次数,Ce LiX骨架和晶体结构容易遭到损坏、粉体表面变得光滑。反应时间和反应温度对Ce LiX沸石分子筛的结构影响较小,随着反应时间的增加、反应温度的提高,CeLiX沸石分子筛红外吸收峰的强度均会减弱,但是都不会影响其骨架结构。交换次数、交换剂浓度、反应时间和反应温度对CeLiX沸石

沸石分子筛

沸石分子筛摘要：介绍沸石分子筛的应用、制备方法，以及表面改性方法。关键词：沸石分子筛制备方法沸石分子筛的改性沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物，其化学通式为：O zH SiO AlO m Mx y x 222])()[(/??。M 代表阳离子，m 表示其价态数，z 表示水合数，x 和y 是整数。沸石分子筛膜最常用的合成方法水热晶化法、室温合成和高温焙烧法及极浓体系法等。包括晶种法和原位合成法。沸石表面改性方法有离子交换法、沸石内配位化学、化学蒸汽沉积和沸石的表面有机金属化学。一、沸石分子筛的制备沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物，具有规整孔道结构。沸石分子筛有吸附性能: 分子引力作用在固体表面产生的一种“表面力”，当流体流过时，流体中的一些分子由于做不规则运动而碰撞到吸附剂表面，在表面产生分子浓聚，使流体中的这种分子数目减少，达到分离、清除的目的。离子交换性能: 指沸石分子筛骨架外的补偿阳离子的交换。沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属，它们很容易在金属盐的水溶液中被离子交换成各种价态的金属离子型沸石分子筛。催化性能：沸石分子筛具有独特的规整晶体结构，其中每一类都具有一定尺寸、形状的孔道结构，并具有较大比表面积。大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心，同时晶孔内有强大的库仑场起极化作用。这些特性使它成为性能优异的催化剂。制备方法： 1. 水热晶化法：将原料、模板剂及其他必须原料按一定比例一定投料顺序混合，对形成的凝胶体在一定的温度下进行一段时间晶化后，再洗涤干燥焙烧等就得到了分子筛。 2. 高温焙烧法：将得到的凝胶，用水洗脱杂质后直接进行高温焙烧，就得到目的产物。 3. 直接合成法：将硅溶胶、表面活性剂十八烷基三甲基氯化钱混合，在合成过程中无需任何其他有机碱和有机硅源，将混合物在140℃下晶化24h 后处理就能得到分子筛。 4. 室温(低温)合成法：采用按水、碱、表面活性剂十二(或十六)烷基三甲钱、白炭黑(或正硅酸乙醋)的顺序加料，混合、搅拌，将生成的固形物抽滤干燥即可得到目的产物。 5. 极浓体系法：在无定形的凝胶体系O H CTABr SiO O Na 242---中，控制0.5)(:)(2≤Si n O H n 合成得到目的产物。二、沸石分子筛的改性沸石分子筛在应用上的巨大成功，除了结构的特殊性及种类的多样化外,与它们结构和性能的可修饰性有密切的关系。沸石分子筛的改性研究与它们的合成和应用开发一样相当大地推动了沸石化学的发展,可以说没有改性技术的发展,就没有沸石分子筛今天的广泛应用。改性的方法：

改性分子筛酸碱性的研究——高分0601班杨伟波周云霞

改性分子筛酸碱性的研究化工与材料工程学院高分0601 姓名:杨伟波周云霞

改性分子筛酸碱性的研究摘要：由于其结构和性能上的特点,已被广泛应用在催化,吸附及离子交换等各个领域,在工业上,尤其是石油化工领域有着广泛的用途.人们的兴趣主要集中在它的两个最主要特性上,即它的孔道结构和酸碱性.前者联系着沸石的笼,窗口,通道等部位,关系着孔口,孔容等结构因素,后者则与沸石的骨架硅铝比,可交换阳离子,骨架氧,外来杂原子及其它物种的引入有关,关联着键长键角,电负性,静电场等微观因素.二者既有其各自的特殊作用,也是相互关联的.对于一个具体的反应来说,孔道结构使沸石支撑开来,产生庞大的比表面,为反应物分子尽可能同活性位接触提供了有利条件,而酸性位和碱性位充当化学反应的活性位,二者缺一不可.不过针对不同的反应沸石分子筛的孔道结构和酸碱性因素所起作用的大小不同.一般来说孔道效应占主导因素的应用主要涉及吸附分离领域,择形催化领域等;而酸碱性则主要被应用于石油化工催化过程,如聚合,裂化,缩合,烃类异构化,芳烃烷基化,烃类转移,脱水等.对于择形催化反应来说,既需要一定的孔径大小效应,也需要一定的酸性和碱性作为活性中心,二者共同起着重要作用.由于结构的限制,沸石本身固有的结构和酸碱性已不能满足日益发展的择形催化的需要,因此对分子筛的酸碱性和孔道进行调变成为必然.针对不同的需要,调变方法也不同,根据文献,目前为止很多的调变方法及相应的表征分析手段已被尝试使用.本文就是从沸石分子筛的这两个主要因素入手,通过原位固体NMR,原位ESR以及CO2,NH3的程序升温脱附(TPD),X射线衍射(XRD)等分析手段对不同方法调变前后HZSM-5,HY,Hβ,NaY,13X等分子筛的孔道结构和酸碱性进行深入研究,取得了以下新的重要结果: 1, 通过改性前后HY分子筛的MAS NMR 谱和XRD 结果,我们证实了无论是浸渍法还是化学液相沉积法(CLD)改性分别使分子筛骨架发生了补Al,补Si现象. 2, 以原位1H MAS NMR为检测手段我们测得了改性后分子筛表面酸性(主要指Br nsted酸)的变化,再配合大分子碱——全氟丁胺的选择性吸附我们可以区分出改性分子筛内外表面酸性的变化.如CLD改性法对孔道内表面影响甚微,主要覆盖了它外面的酸中心,而浸渍法却使改性剂大量的进入孔道内,覆盖了内表面的酸中心. 3, 以N,N-二甲基苯胺(DMA)和乙苯(EB)为探针分子的原位ESR信号间接测得了H-ZSM5分子筛改性前后表面Lewis 酸的变化情况.发现用ISSR法制备的

改性沸石去除废水污染物的应用

改性沸石去除废水污染物的应用沸石不仅在自然界中广泛分布，而且在水和废水处理中也得到广泛的应用。另一方面，氮磷营养盐造成的水体富营养化问题日益严重，导致太湖等湖泊连续发生蓝藻爆发，因而废水中氮和磷含量的控制问题日渐受到重视。天然沸石因其在地壳中丰富的储备、低廉的成本、较强的离子交换和选择吸附性能，在水处理系统中得到了广泛的应用。为提高天然沸石的吸附、离子交换等性能，必须对天然沸石进行改性处理。另外水中的磷主要以磷酸盐的形式存在，沸石硅铝结构带负电荷，对磷酸盐的吸附性差。研究沸石改性提高对磷的去除，是推广沸石这种环境友好型材料用于水处理的关键。针对去除氮和磷，沸石改性的方法主要有：物理改性、酸改性、碱改性、盐改性、稀土改性和有机阳离子表面活性剂改性。各种改性方法强化天然沸石去除氮和磷的机理如下表所示。改性沸石处理水中的有机污染物，是通过沸石外表面改性后所形成的有机相层来进行的。对非极性有机污染物的去除，沸石改性以改性剂单层吸附为佳，性时的表面活性剂浓度

小于等于沸石的ECEC，此时沸石表面将形成一个相当于有机溶剂相的有机层。与水相相比有机污染物在表面活性剂所形成的有机相中的分配系数远远大于在水相中的分配系数(即相似相溶原理)，更容易被有机溶剂相所溶解，所以大量的有机污染物都溶解到沸石表面的有机相层中，结果使其在水中的浓度极大程度地降低，从而达到处理的目的。根据改性沸石处理废水的成分的不同，一般来说，改性沸石的再生方法有：（1）吸附了废水中重金属离子的改性沸石，用盐酸浓缩回收其吸附的重金属离子，再用碱液再生改性沸石；（2）吸附了废水中的含氧酸阴离子的改性沸石可用酸或盐溶液洗脱再生；（3）处理废水中有机物的改性沸石，可通过灼烧，再用惰性气体的反向吹扫等方式来实现再生，这些方法均可实现成本缩减。未来，我国应加强沸石在污水处理方面的应用研究，开发出价廉物美的新产品，并尽快将其转化为工业生产力，以适应社会发展的需要，使廉价的沸石在环保行业发挥更大的作用。可以看出，改性沸石将是取代传统废水处理材料的一个理想选择，必将得到广泛的应用。

沸石分子筛的绿色合成新路线

沸石分子筛的绿色合成新路线沸石分子筛是一种具有独特结构的无机材料，因其具有良好的吸附性能、催化剂载体和离子交换能力而受到广泛。随着环保意识的不断提高，寻找一种绿色、可持续的合成方法成为沸石分子筛研究的重要方向。本文将介绍一种新型的绿色合成路线，旨在为沸石分子筛的合成提供一种更加环保的方法。沸石分子筛是一类天然或人工合成的无机材料，具有开放的孔结构和良好的吸附性能。根据不同的分类标准，沸石分子筛可以分为天然沸石和合成沸石、分子筛和离子交换剂等。沸石分子筛在许多领域都有广泛的应用，如催化剂、吸附剂、离子交换剂和环保材料等。随着工业化的快速发展，沸石分子筛的需求量不断增加，因此开发一种绿色、可持续的合成方法势在必行。与传统合成方法相比，绿色合成路线具有许多优势，如低能耗、低废弃物排放和可持续性等。在沸石分子筛的合成中，绿色合成新路线主要是以生物质为原料，通过生物转化或化学转化方法合成。无模板法是一种新型的绿色合成路线，该方法通过利用分子自组装技术，在无模板的情况下合成了具有高有序度的沸石分子筛。无模板法具有许多优点，如简单、高效、节能和环保等。

沸石分子筛作为一种环保材料，具有许多特点和优势。沸石分子筛具有开放的孔结构和良好的吸附性能，能够吸附去除废水中的有害物质，达到净化水质的目的。沸石分子筛还具有优秀的离子交换能力，可以有效去除放射性元素和重金属离子。最重要的是，沸石分子筛的合成过程中采用绿色合成新路线，可以大大降低能源消耗和废弃物排放，符合可持续发展的要求。随着环保意识的不断提高和可持续发展的需求日益增长，沸石分子筛作为一种环保材料在未来的应用前景非常广阔。例如，在废水处理领域，沸石分子筛可以用于处理工业废水、生活污水和放射性废水等；在空气净化领域，沸石分子筛可以用于去除空气中的有害物质，提高室内空气质量；在能源领域，沸石分子筛可以帮助提高燃料的燃烧效率，降低污染物排放。沸石分子筛还可以应用于催化剂、吸附剂和离子交换剂等领域。因此，开发和应用沸石分子筛的绿色合成新路线具有巨大的潜力和价值。本文介绍了沸石分子筛的绿色合成新路线及其应用前景。通过采用无模板法等绿色合成技术，可以降低能源消耗和废弃物排放，实现沸石分子筛的环保和可持续发展。随着环保意识的不断提高和可持续发展的深入推进，沸石分子筛的绿色合成新路线将会得到越来越广泛的应

分子筛设计二氧化碳吸附量

分子筛设计二氧化碳吸附量摘要： 1.分子筛的设计与二氧化碳吸附量的关系 2.分子筛的孔径和极性对二氧化碳吸附的影响 3.分子筛内部的介质及其对二氧化碳吸附的作用 4.沸石分子筛改性对二氧化碳吸附的研究方向 5.沸石分子筛表面改性对吸附二氧化碳的影响 6.分子筛在工业排放废气中的应用正文：分子筛是一种具有高度选择性的吸附材料，能够对空气中的二氧化碳进行有效吸附。在设计分子筛时，需要考虑其孔径、极性、内部介质等因素，以达到较高的二氧化碳吸附量。分子筛的孔径和极性是影响二氧化碳吸附效果的重要因素。不同型号的分子筛其孔径不同，孔径越大，吸附能力越强。同时，分子筛的极性也很重要，极性越强，越容易吸附极性分子。因此，在设计分子筛时，需要权衡孔径和极性，以达到最佳的吸附效果。分子筛内部的介质对其吸附二氧化碳的能力也有很大影响。分子筛内部存在Si-O-Al 键，由于Al 占据了Si 的位置，使得O 具有一定的负电性，可以形成OH，使分子筛具有一定的酸性。二氧化碳、水、乙炔、碳氢化合物等都可以以氢键的形式在常温下吸附在分子筛内。主要是吸附在B 酸位上，即分子筛上的骨架羟基。沸石分子筛改性对二氧化碳吸附的研究可以从两个方面入手。一方面是研

究分子筛吸附二氧化碳的机理，包括物理吸附和化学吸附。另一方面是研究改性对分子筛的影响，如改性改变了分子筛的孔径、极性等，以及如何影响吸附机制。在沸石分子筛表面改性对吸附二氧化碳的影响方面，可以选择一些结构比较简单的沸石分子筛，例如ZSM-5、MFI、Beta 等，以减小计算量。同时，可以通过MS 建模研究不同沸石分子筛对二氧化碳吸附效果的影响。分子筛在工业排放废气中的应用十分广泛。例如，可以利用分子筛处理工业排放废气中的氮氧化物。氮氧化物对人体和植物的危害很大，分子筛的吸附作用可以有效地减少氮氧化物在空气中的浓度，保护环境和人体健康。总之，分子筛的设计和改性对二氧化碳吸附量具有重要影响。

沸石分子筛在气体分离方面的应用

沸石分子筛在气体分离方面的应用 1、N2/O2分离众所周知，氧气是工业气体中特别重要的一种气体，广泛用于炼铁和纸浆漂白为主的诸多领域。近年来，为降低在空气中燃烧时不可避免地要产生的NOx的数量，垃圾焚烧和玻璃熔融等领域开始推广富氧燃烧方式。故从环保角度看，O2的重要性也日益突出。氧气的制取方法有深冷分离法、膜分离法和PSA法。考虑到所需氧气纯度和生产费用，深冷法因规模大、能耗高逐步被日益完善的PSA循环替代。在变压吸附（PSA）空分工业中，炭分子筛利用二者在其上的扩散速率差实现空分制氮，而沸石分子筛是利用两气体在其表面平衡吸附差异空分制氧。沸石分子筛选择性地吸附氮气，因为与氧气相比，氮气有较强的四极矩，且氮气的极化率较大，从而氮气与沸石中的阳离子及其极性表面作用强于氧气（表1）。基于氮气分子的电四极矩与阳离子的强相互作用，人们进行了许多这方面的研究工作。NaA 型分子筛经碱土金属离子交换得CaNaA，NaMgA型等分子筛，当Na+约75%被交换下来，得到NaMgA276和NaCaA275.尽管Mg2+有较大的电荷密度，而且NaMgA276的N2吸附热高于NaCaA 的，但是NaMgA276不如NaCaA275对N2/O2选择性好些，可能NaMgA中N2分子能接近的Mg 所在位置数少于NaCaA的。这意味着在A型沸石中，即使等量离子交换情况下，阳离子所占据的位置可能不同。

继5A制氧分子筛工业化后，1989年新一代含锂离子的分子筛吸附剂发展起来了。由于Li+有最大的电荷密度，LiA型分子筛具有更高的N2/O2选择比及N2吸附容量，但热稳定性较差。于是，Li+，碱土金属混合阳离子交换后的A型分子筛具有较高的N2/O2选择分离系数、N2吸附容量和较高的热稳定性。类似于A型分子筛，X型分子筛在工业N2/O2分离领域也得到了广泛应用，其中CaX型与LiCaX 型分子筛已工业化且具有很高的选择系数。同样，LiX型分子筛具有很高的N2吸附容量和N2/O2选择分离系数，但其热稳定性较差，故人们采取混合阳离子交换（如Li+/碱土金属离子、Li+/镧系金属离子及其它三价阳离子），使混合阳离子交换后的沸石分子筛具有较好的吸附选择性和较高的热稳定性（表2）。表2离子交换后各种沸石的热稳定性和选择性根据d区过渡金属离子可与某吸附质形成化学吸附来提高吸附容量的原理（例如Ag离子与N2分子可形成Π2配合物提出，少量Ag离子的存在可提供弱的化学吸附以提高N2吸附容量及N2/O2吸附选择分离系数AN2/O2（图1）。PSA过程要求吸附剂在高压下高选择性以利于

分子筛的研究与发展(精)

分子筛的研究与发展化院化学系 021131103 吴子怡传统的分子筛是指一类具有均匀孔径、巨大的内表面积和孔体积、同时又具有离子交换性等特性的一类微孔晶体材料,利用这一均匀的孔径可将不同分子按直径大小加以筛分,因此,被称为分子筛。随着合成技术的发展和研究的深入,分子筛这一名词的内涵也越来越丰富。根据分子筛孔道排列和骨架原子的有序性分析,分子筛可归为三类:第一类即为微孔晶体材料,如传统的沸石、AlPO4分子筛等,它具有规整的孔道排列和骨架原子有序性,其孔径范围为0.3nm～1.2nm。该类分子筛根据其硅铝比组成不同,又可分为X型、Y型分子筛和丝光沸石等;第二类为20世纪90年代以来发现的MCM-41、SBA-1和SBA-2等中孔材料,其孔径尺寸分布均匀,孔径范围为2nm～50nm可调,孔道排列规整有序,但组成其骨架的原子排列无序,如同无定形硅;第三类如KIT-1分子筛,具有均匀的孔径分布(如同第二类分子筛),孔道排列及组成骨架的原子排列都是无序的,但这类分子筛具有高于MCM-41的比表面积和水热稳定性。随着纳米技术的快速发展,新型的分子筛不断问世,使分子筛的种类更多样化。分子筛在各个领域的应用越来越广泛,下面简要介绍分子筛在聚合物,催化材料,分子筛膜方面的运用与发展. 1 分子筛在聚合物中的应用研究进展利用无机粒子填充聚合物可有效地实现聚合物的低成本、高性能和多功能化,这已成为新型材料开发中的一种有效途径。如聚合物/有机蒙脱土、PI/TiO2、PMMA/n-SiO2、聚吡咯/n-SiO2]等一系列复合材料的出现给材料的高性能化制备带来光明前景。由于分子筛具有其它无机材料难以比拟的特点,因此,它在石油化工、环境保护及有机合成等领域已获得广泛应用,而将分子筛添加于高分子聚合物中制备特殊材料的研究也时有报道,本文对分子筛在聚合物中的应用研究进展进行综述。 1.1在橡胶中的应用橡胶是一种高分子弹性化合物,它区别于其它工业材料的最主要标志是在很宽的温度范围(-15℃～150℃)内具有极为优良的弹性。根据橡胶来源的不同,可将其分为天然橡胶和合成橡胶两大类。在天然橡胶中,因其有不饱和双键,每个双键都可形成一个活化点,分布在整个橡胶分子的长链中,致使橡胶制品易于老化,因此,多年来橡胶的使用和贮存时间短、耐老化性能差等问题一直困扰着工业界。 KaufmanH.L.发明了一种由沸石、高分子量的脂肪酸、淀粉、催化剂及其他成分组成的聚合物改性剂,这种改性剂可较好地防止橡胶老化,明显延长天然橡胶的寿命。KataokaN.等用聚丁二烯橡胶、天然橡胶、合成分子筛等制备出一种橡胶制品作为高尔夫球的核心材料,这不仅使球的初始速度加快,而且球的制作也同时变得更灵活了。 1.2在塑料中的应用塑料是以合成树脂为主要原料,加入稳定剂、润滑剂以及增塑剂等助剂合成的高分子材料,具有耐腐蚀、质轻、易成型、制品多样化等优点,其主要缺点为大多数塑料受热时易于降解,耐热性能差,可燃烧,因此其使用范围一度受到限制。 1.2.1自熄性塑料:1992年BressanG.等制备出一种自熄性聚合物不同于以往的是在这种聚合物中首次添加了沸石,利用沸石与卤素衍生物间的协同作用,他们研究出了各种成分的合理的质量百分比以使聚合物分子具有更高的热稳定性,且在燃烧期间能有效地控制烟气的释放。 1.2.2聚氯乙烯稳定剂:1992年NakazawaT.等研制出一种分子筛型稳定剂,这种稳定剂是将金属皂型稳定剂加入到分子筛及Ca(OH)2或NaOH混合物中,从而高效地覆盖混合物。这种无机稳定剂为含氯聚合物提供了极好的分散能力,有足够高的热稳定性,另一方面还不会导致环境问题,且克服了初脱色的致命弱点。 1.2.3聚碳酸酯塑料:LeeK.C.等人在聚碳酸酯中首次加入了分子筛,制备出一种既易加工又具有高的冲击强度的模压制品,分子筛赋予了这种热塑性树脂化合物以良好的物理特性和永久的热稳定性。 1.3抗菌聚合物材料 1.3.1抗菌防臭纤维:早期出现的防菌防臭纺织品,多为用有机季胺盐、咪唑等有机杀菌剂整理加工制成的,一般不耐洗涤,在日本有规定禁止给二周岁以下婴儿使用。而将无机杀菌剂如抗菌沸石等整理加工可得到新的抗菌防臭纤维。抗菌沸石中装载的Ag+、Cu+或Zn2+以一定速度溶出,徐徐迁移至纤维表面,并进入与之接触的细菌的细胞内,与细菌繁殖所必需的酶结合而使之失去活性。沸石本身对人是安全无害的。抗菌沸石对肺炎杆菌,绿脓杆菌,枯草杆菌等多种细菌及霉菌有效,尤其是对金黄葡萄球菌(MRSA)有良好的抑菌力,可有效克制病人的交叉感染。用无机杀菌颗粒制造纤维已经成为制造抗菌防臭纤维的重要手段,应用量逐年增长。此外,利用抗菌沸石,还可制成其它功能的保健功能纤维、紫外线遮断功能纤维、防透明功能纤维等。 1.3.2抗菌手套:一般而言,我们使用的手套不论工作手套还是医疗手套,通常是由二次处理过的挤压膜或热塑性树脂形成的薄片制成。在使用时,由于它们透气性不好,不能排汗、不能阻止手套内的微生物的生长,这样,手套会发出一些臭

沸石分子筛吸附污水中氨氮的研究进展

沸石分子筛吸附污水中氨氮的研究进展沸石分子筛吸附污水中氨氮的研究进展一、引言随着工业化和城市化进程的不断推进，水污染问题日益严重，其中氨氮是一种常见而难以处理的污染物之一。氨氮的高浓度存在于农业、养殖业和工业废水中，对环境和人类健康造成严重威胁。因此，开发高效的氨氮去除技术变得至关重要。沸石分子筛作为一种理想的吸附材料，因其具有结构规整、比表面积大、孔径可调等优点，成为吸附氨氮的研究热点。二、沸石分子筛吸附机理沸石分子筛是一种类似于蜂窝结构的微孔材料，其大比表面积和有序的孔道结构为其展现出优异的吸附性能提供了基础。氨氮通过与沸石中的阳离子和孔道表面形成氢键或电荷间相互作用结合。实验结果表明，沸石分子筛对氨氮的吸附容量和选择性受到pH值、温度、接触时间、沸石孔径、沸石修饰剂等因素的影响。三、沸石分子筛的改性与优化为了提高沸石分子筛对氨氮的吸附性能，研究者进行了大量的改性实验。常见的改性方法包括离子交换、酸碱处理、杂化和功能化等。离子交换法通过置换沸石中的阳离子，增加大孔和高表面积，从而提高了氨氮的吸附容量。酸碱处理可以调节沸石的表面化学性质，提高氨氮与沸石的相互作用。杂化材料的引入使得沸石分子筛成为一种具有特定表面形貌和孔径分布的复合吸附剂。功能化通过在沸石表面引入特定官能团，增强其吸附活性。四、沸石分子筛在氨氮去除中的应用

沸石分子筛在氨氮去除中具有广泛的应用前景。在实际应用中，研究者们发现，氨氮溶液pH值的调节能够显著影响沸石分子筛的吸附能力。此外，温度的变化也对吸附性能有一定影响，较低的温度条件下，沸石分子筛的吸附效果更好。此外，实验结果还表明，沸石分子筛可以通过再生循环使用，具有较好的稳定性和持久的吸附能力。五、研究进展和展望沸石分子筛作为一种高效、环保的吸附材料，其在氨氮去除方面的应用研究目前已取得了一定的进展。但是，仍存在一些挑战和问题需要解决。首先，沸石分子筛的合成方法需要进一步改进，以提高其制备效率和控制沸石孔径。其次，沸石分子筛的再生和循环利用方案也需要优化，以提高其实际应用价值。另外，沸石分子筛在大规模应用时的经济性和可行性也需要进一步评估和优化。综上所述，沸石分子筛作为一种理想的吸附材料，在污水中去除氨氮领域具有巨大潜力。通过对其改性和优化，可以进一步提高其吸附性能和效率。随着技术的不断发展，相信沸石分子筛吸附氨氮的研究将在未来取得更大的突破和进展石表面引入特定官能团，如羟基、羧基等，可以增强其吸附活性。这些官能团能够与氨氮分子形成氢键或离子键的相互作用，从而增强其吸附能力。此外，通过控制官能团的类型和密度，还可以调节沸石分子筛的亲水性或疏水性，进一步优化其吸附性能。沸石分子筛在氨氮去除中的应用已经取得了一定的进展。研究者们发现，沸石分子筛的吸附能力受到溶液pH值的影响。在酸性条件下，氨氮以NH4+的形式存在，具有较强的吸附性

沸石分子筛的载铝改性条件及除氟性能研究

沸石分子筛的载铝改性条件及除氟性能研究苏少龙;刘建【摘要】以沸石分子筛为骨架原料,通过在不同类型的铝盐溶液中交换吸附,使分子筛载铝,获得了具有配体交换结合氟性能的改性分子筛,研究了不同类型分子筛载铝改性条件及改性分子筛除氟性能.结果表明,用硝酸铝溶液改性各分子筛效果最好,而用其改性的各分子筛中,改性5A分子筛除氟效果显著,对于氟的静态饱和吸附量为29.940 1 mg/g,且不易受pH和多种共存离子的影响.改性5A分子筛的最佳除氟条件:温度40℃,吸附时间100 min,反应物物料配比为0.03～0.05 g/L氟溶液(氟离子浓度为10 mg/L).流动除氟实验表明,利用改性5A分子筛除氟可把氟离子浓度降低到小于1 mg/L,达到国家饮水标准.%Zeolite as skeleton material, modified zeolite which had the capacity of ligand exchange to combine with fluorine ion was obtained by exchange adsorption that made the zeolite load aluminum in the different types of aluminum salt solution. Discussed the condition in which the zeolite was modified by loading aluminum and the performance in which the modified zeolite removed fluorine ion. The results showed that aluminum nitrate solution modified zeolite very well, and among kinds of zeolite, the effect that the modified 5 A zeolite removed fluorine ion was remarkable and was not easily influenced by pH and varieties of coexisting ions, whose static saturated adsorption of fluorine ion amounted to 29.940 1 mg/g. The best condition that the modified 5 A zeolite removed fluorine ion was temperature 40 ℃, adsorption time 100 min and ratio of reaction materials 0.03 ～ 0.05 g/L (fluorine ion concentration was 10 mg/L). The flow experiment showed