摘要 化学工业的发展使得各种新型化工材料得到了广泛的运用。分子筛催化剂作为一种新型催化剂，其微孔结构十分均匀，能够让适当的分子进入内部。这种特性使得气体和液体分子分离、离子交换及催化反应在化工业生产上得到了广泛的运用。本文对分子筛催化剂这种新型催化剂进行了简单的介绍。 Summary Development of chemical industry makes a variety of new chemical materials widely used. Molecular sieve based catalyst as a new catalyst, its porous structure is uniform, can get the right molecules into the internal. This feature allows gases and liquids of molecular separation, ion exchange and catalysis in industrial production has been widely used. This article has carried on the simple introduction of this new type of molecular sieve based catalyst.
引言
分子筛催化剂led天花灯说明书又称沸石催化剂。指以分子筛为催化剂活性组分或主要活性组分之一的催化剂。
分子筛具有离子交换
性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的热稳定性
和水热稳定性，可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。应用最广的有X透水混凝土施工工艺
型、Y型、丝光沸石
、ZSM-5等类型的分子筛。工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂。由于分子筛在各种不同的反应中能提供很高的活性和不同寻常的选择性，在炼油和石油化工中，分子筛催化剂占有重要地位。 1 概述
1.1分子筛的概念
分子筛是结晶型硅铝酸盐的水化物，其化学通式为：Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。M代表阳离子（如：海鲜机K、Ca、Na、Mg），m表示其价态数，z表示水合数，x和y是整数。沸石分子筛活化后，水分子被除去，余下的原子形成笼形结构，孔径为3～10Å。分子筛晶体中有许多一定大小的空穴，空穴之间有许多同直径的孔（也称“窗口”）相连。由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用，故得名分子筛。 1.2分子筛的发展史
1.2.1五十年代 —— 沸石
干燥剂：
产品含水可脱到 1—10 ppm
净化剂：
天然气、裂解气脱H2S、CO2比硅胶净化度提高10 ～20倍
烃类分离：
脱蜡： 异构烷中分离正构烷从混合二甲苯中分离对二甲苯 （KBaY分子筛）
1.2.2六十年代 —— 人工合成工业催化剂
Y型分子筛：
人工合成沸石分子筛
主要应用领域：
催化裂化、加氢裂化、催化重整、芳烃及烷烃异构化、烷基化过程、歧化过程等
1.2.3七十年代——工艺路线、产品质量改进
ZSM—5型高硅分子筛 ～ 防结焦
Si/Al 高达50以上，为交叉通道，使Cat更具有选择性及催化活性更强，抗毒化及产品选择更有利，提高反应速率。（改变工艺路线，采用一步合成等过程）
例：甲苯乙烯烷基化生产对甲乙苯的反应。脱氢后甲基苯乙烯是优良的高分子材料
1.2.4八十年代 —— AlPO4磷酸铝分子筛
第三代新型分子筛
在原有的Si、轴承起拔器Al分子筛基础上又引入P元素已超过二百种骨架，二十四种不同结构（已鉴定出）
1.2.5九十年代以来
ALPO4系列的开发及应用领域的研究现有分子筛催化剂进一步改性抗中毒、择型、抗磨损、防结焦、耐高温引入更多金属助剂，使其使用性能更广
改进Cat，使其在石化行业有更高的选择性、活性,开辟新的使用领域等
2 分类
2.1按硅铝比分：
分为低硅（A型）、中硅（X、Y型）、高硅（ZSM-5型）和全硅型（Silicalite）。
2.2按孔道大小划分：
分为孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛
2.3按骨架元素组成分：
分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛
3分子筛的结构特征
分子筛催化剂是由结构单元逐级堆砌而成。
3.1基本结构单元
以 Si 和束腹带 Al 原子为中心的正四面体（硅氧四面体和铝氧四面体）
3.2环结构
硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥联结成环
3.3笼结构
环结构通过氧桥再相互联结，形成三维空间的
多面体（笼结构）
3.4分子筛结构
不同结构的笼再通过氧桥相互联结形成各种不同结构的分子筛，如A型分子筛、八面沸石分子筛（ X、Y型分子筛）、丝光沸石分子筛（M型分子筛）等。
4 分子筛的共同特征
4.1只吸附分子直径小且能通过均匀细孔的物质
4.2优先吸附H2O、H2S、NH3等极性物质，吸湿性好
4.3对不饱和度高的物质，有选择性吸附
4.4当被吸收物质的浓度（分压）很低时，仍显示足够大的吸附能力
4.5通过阳离子交换，可以改善分子筛的性能
4.6具有形状选择性，简称选择性，使之成为沸石分子筛的催化活性和选择性的控制因素。安慰标新对反应物。产物及过渡态的选择性。
5分子筛的合成
5.1水热合成法 早期的分子筛制备都是通过水热合成法。水热合成法是将含硅化合物、含铝化合物、碱和水按适当比例混合，在热压釜中加热一定时间，再通过过滤、洗涤、离子交换、成型、活化等工序即可制得。这种方法虽然制得的产品纯度高，但由于需要消耗大量碱、水玻璃及氢氧化铝，对原料的性能要求很高，工艺复杂，生产成本高，并且制得的分子筛，强度、吸附性能和热稳定性较差。
5.2水热转化法 水热转化法是以高纯高岭土、膨润土、硅藻土和火山玻璃为原料，经过500-600℃温度焙烧，再用过量NaOH溶液处理，经晶化、成型后制得分子筛。用水热转化法可以制备A、X、Y型分子筛，但是由于工艺本身的限制，不能制备高硅分子筛。并且受矿物质本身纯度限制，制得的分子筛纯度低，活性和结晶度较差。由于晶化时间长（3-4d），消耗较大，很难形成生产规模
5.3二次生长法 二次生长法又称为晶种法，用物理方法先在载体表面形成一层分子筛晶种层，再把载体放入一定浓度的分子筛合成液中，在一定条件下晶化成膜．晶种法不需要成核期，缩短了合成时间，将成核和生长两个步骤分开进行， 易于控制晶体生长和分子筛膜的微结构
5.4其他方法
5.4.1用无机钛源合成Ti-HMS中孔分子筛
5.4.2新型纳米双孔硅铝分子筛的溶胶凝胶发合成
5.4.3微波技术在分子筛领域的应用
5.4.4固体分散法制备ZnCl2介孔分子筛催化剂
6分子筛的应用
分子筛具有均匀的微孔结构，比表面积为200-900m2/g，孔容占分子筛晶体体积体积的50%左右，随硅铝比的提高，分子筛的酸稳定性、热稳定性增强，高硅分子筛对烃类的裂解和转化催化反应表现出相当高的活性。自1945年研究分子筛进行混合物的选择分离以来，基于其良好的吸附、离子交换和催化性能，分子筛在气体和液体的干燥、混合气体得选择分离、石油混烃的分离、石油烃的催化裂解、污水和废气的处理、离子交换剂等许多领域得到了广泛的应用。如：4A分子筛主要用于天然气以及各种化工气体和液体、冷冻剂
、药品、 电子材料及易变物质的干燥，氩气纯化，甲烷、乙烷、丙烷的分离。5A分子筛主要用于正异构烷烃的分离，氧氮分离，化工、石油天然气、氨分解气体和其他工业气体及液体的干燥和精制。10X分子筛主要用于吸附分离芳烃及石蜡精制。13X分子筛主要用于气体的干燥与净化，空分装置原料气的净化（同时 去除H2O一次性杯架和CO2），液态碳氢化合物和天然气的脱硫（去除硫化氢和硫），催化剂载体。富氧分子筛除具有一般5A分子筛的特性外，主要用于变压吸附制氧。
XH-5分子筛主要用于R12、R22制冷剂的干燥和净化，提高制冷效果。XH-7分子筛适用于冰箱、冰柜、空调用新型制冷剂R-134a及丁烷等制冷剂的脱水干燥等。
结论
随着环保意识的增强，对清洁能源的需求不断提高，人们越来越多的研究了新型环保的催化剂，其中就包括了分子筛催化剂。分子筛是一种特定空间结构的新型催化剂，具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的热稳定性和水热稳定性，可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。它的迅速发展既符合了化工业发展的需求，也满足了人们发展绿经济，可持续经济的要求。在未来的化工发展中，分子筛催化
剂仍将占有重要的地位。它的不断创新和研发将对化工行业，尤其是石油行业，产生巨大的推动力。
参考文献
【1】 刘赞，王新忠，陈爱民，分子筛膜分离技术的研究进展。工业水处理，第26卷第11期，2006年11月
【2】 尚会建， 张少红 ，赵丹 ，周艳丽， 赵彦，张高，郑学明，分子筛催化剂的研究进展。化工进展2011年S1期
【3】 岳乃琳，不同凝聚态沸石分子筛的制备与合成。吉林大学2011年
【4】 王俊宏，复合分子筛研究新进展及应用前景。化工技术与开发，第41卷第8期2012年8月
【5】 于晓波，蒋 巍，董 薇，刘长玲，A型分子筛膜的合成与应用研究进展。吉林化工学院学报第28卷第7期2011年7月
【6】 杨柳青，温鹏宇，吉向飞，窦莉生，窦 涛，沸石分子筛材料在医药领域中的应用。化工新型材料第32卷第4期2004年4月
【7】 吴鹏，多功能沸石分子筛材料。专论，2008年第6期
【8】 王一川，常见的分子筛—沸石的妙用。
【9】 绿催化剂，wenku.baidu/view/f79973202f60ddccda38a0ce.html
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议