沸石分子篩具有特的規(guī)整晶體結構,其中每一類都具有一定尺寸、形狀的孔道結構,并具有較大比表面積。
大部分沸石分子篩表面具有較強的酸中心,同時晶孔內有強大的庫侖場起極化作用。這些特性使它成為性能的催化劑。
多相催化反應是在固體催化劑上進行的,催化活性與催化劑的晶孔大小有關。沸石分子篩作為催化劑或催化劑載體時,催化反應的進行受到沸石分子篩晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形狀都可以對催化反應起著選擇性作用。在一般反應條件下沸石分子篩對反應方向起主導作用,呈現(xiàn)了擇形催化性能,這一性能使沸石分子篩作為催化新材料具有強大生命力。
混合二甲苯的分離。混合二甲苯一般用作溶劑和汽油摻合劑廉價出售,資源浪費十分嚴重。但混合二甲苯的四個異構體:乙苯、對二甲苯、間二甲苯和鄰二甲苯都是重要的化工原料,因此有必要將其逐一分離。
混合二甲苯的分離方法很多,如精餾法、精密精餾法、加壓結晶法、深冷結晶法等是傳統(tǒng)的分離方法,但它們的共同缺點是能耗大、設備龐大、操作要求高。
吸附分離法是一種的分離方法,其關鍵是吸附劑的制備。由于沸石分子篩其結構的特殊性及種類的多樣化,以沸石分子篩為吸附劑來分離混合二甲苯具有很好的應用前景
分子篩的骨架結構由初級結構單元進行有限或者無限的連接后而形成的。有限的結構單元,如次級結構單元通常是指由TO4四面體通過共同使用的氧原子,從而按照不同的連接方式組成的多元環(huán)結構,比較常見的環(huán)結構如四元環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)、雙四元環(huán)和雙六元環(huán)?,F(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的為18種次級結構單元。例如4-4次級結構單元,它所代表的的是兩個四元環(huán),即雙四元環(huán)。正如我們所熟知的A型分子篩,它就是通過SOD籠與雙四元環(huán)之間進行連接從而形成了沸石分子篩。當然我們所說的SBU只是在理論意義上的拓撲單元,是為了更好的理解和解釋沸石分子篩的結構,不能這樣就認為是沸石分子篩晶化過程的真實物種。
SOD籠間通過本身的共面連接形成的是SOD沸石分子篩;SOD籠間通過雙四元環(huán)的連接,形成的是LTA型分子篩;SOD籠間通過雙六元環(huán)的連接,形成的是FAU和EMT沸石分子篩。
另外,在沸石分子篩骨架結構中,常會發(fā)現(xiàn)一些特征的鏈和二維三連接的網(wǎng)層結構以及周期性結構單元(PBU)。我們?yōu)槌R姷奈宸N鏈狀結構為是Pentasil鏈、雙鋸齒形鏈、雙之字形鏈、雙機軸鏈和短柱石鏈。由邊共享的籠所組成的Pentasil鏈是高硅沸石分子篩家族的一個特征鏈。具有代表性的,MFI的骨架結構就是由Pentasil鏈構成。平行堆積的二維三連接網(wǎng)層通過上下取向的三連接頂點間相互連接形成三維四連接的骨架結構。例如,GIS類型骨架結構是由4.82二維網(wǎng)層結構上下連接而成。
對于沸石分子篩的形成及其生長機理的深入研究有助于人們更好的設計合成新型沸石分子篩拓撲結構、擴展沸石分子篩材料合成新路線、開發(fā)沸石分子篩材料的新性質及新用途。盡管沸石分子篩的發(fā)展已經(jīng)有許多年了,但是對于它的合成機理方面一直未有一個真正的定論。研究分子篩的晶化機理即具有十分重要的理論意義,也對合成新型的沸石分子篩合成具有實際的指導意義。目前具有代表性的為固相轉變機理(Solid hydrogel Transformation mechanism)、液相轉變機理(Solution-mediated Transport mechanism)和雙相轉變機理這三種機理。
分子篩回收是一個涉及資源再利用和環(huán)境保護的重要過程。分子篩,特別是沸石分子篩,因其特的結構特性和廣泛的應用領域,如吸附、離子交換和催化作用,在化工、石油、環(huán)保等行業(yè)中扮演著重要角色。
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