分子篩上課ppt版課件 總1A－－分子篩與多孔材料化學(xué)-1

分子篩等多孔材料與催化陳標(biāo)華chenbh@第一章緒論本課程的安排上6次課第1次：緒論、結(jié)構(gòu)、表征第2次：表征、合成第3次：合成第4次：介孔材料第5次：應(yīng)用（1）第6次：應(yīng)用（2）分子篩定義范圍篩分子(最初）0.3-2.0nm:微孔Microporous2.0-50nm:介孔Mesoporous>50nm:大孔Macroporous

---IUPAC定義微孔分類小孔沸石: <0.4nm中孔沸石: 0.4-0.6nm大孔沸石: 0.6-0.8nm超大孔沸石: 0.8-2.0nm

人們很難合成孔徑大于0.8nm以上的沸石分子篩！微孔沸石舉例---Chem.Mater.,2000,12JLU-1(Titanosilicate):Poresize:6.2?介孔分子篩舉例SBA-15MAS-7介孔分子篩SBA-15MAS-7大孔材料舉例Poresize:100nm微孔－介孔材料舉例微孔:0.7nm；介孔：4-40nmAB微孔－介孔材料舉例微孔:0.7nm；介孔：4-40nmAB分子篩的組成與發(fā)展硅鋁沸石分子篩天然沸石(火山)、人工合成沸石：大量生產(chǎn)全硅沸石分子篩吸附親油功能雜原子沸石分子篩引入催化活性中心磷酸鋁分子篩不含有硅物種分子篩的組成與發(fā)展介孔分子篩將孔徑開展到1.5-50nm，組成可以任意變化金屬有機(jī)骨架的分子篩（MOF系列)將骨架擴(kuò)展到有機(jī)分子硅鋁沸石分子篩的組成與結(jié)構(gòu)組成：

Mn+Al2O3nSiO2mH2O基本結(jié)構(gòu)：硅氧四面體、鋁氧四面體

Si-O-Al(T-O-T)環(huán)數(shù) 不同的的環(huán)數(shù)(8-;10-;12-;14-;18-)

不同的維數(shù)(一維；二維；三維)

不同的Si/Al比值：1-

形成不同類型的沸石分子篩！硅鋁沸石分子篩性質(zhì)酸性質(zhì)大的表面積，強(qiáng)吸附能力均勻的孔徑強(qiáng)的離子交換能力---工業(yè)中廣泛應(yīng)用！沸石分子篩的吸附應(yīng)用比表面積大：300-600m2/g

強(qiáng)吸附性能，且具有選擇性吸附氣體能力

實(shí)例：全硅分子篩：親油，不吸附水 硅鋁分子篩：親水

應(yīng)用：消除環(huán)境污染如苯、CO等 香煙過濾嘴：高科技---國家煙草局沸石分子篩的篩分應(yīng)用均一孔徑：強(qiáng)烈篩分能力 定義的本意

篩分氧氣與氮?dú)猓褐匾萍柬?xiàng)目

分子篩膜：水與氫氣；氫氣與烴 燃料電池重要課題

氣體分離沸石分子篩的離子交換應(yīng)用強(qiáng)的離子交換能力：nM1m+---mM2n+

洗滌劑：消除水中的Mg2+與Ca2+

每年10萬噸：無磷洗衣粉添加劑 2005年：30萬噸A型分子篩

消除重金屬離子：Hg2+

可持續(xù)發(fā)展過程中十分重要： 松花江的治理項(xiàng)目沸石分子篩的催化應(yīng)用固體酸性催化劑：最大應(yīng)用，廣泛地應(yīng)用在石油加工中

Exxon,Mobil,Shell,…GNP的很大比重

制備方法：NaZNH4ZHZ

國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心技術(shù)

---50年代經(jīng)濟(jì)制裁的重要內(nèi)容之一石油的催化裂化50年代前：催化劑為酸性黏土

催化活性低，汽油、柴油收率低50年代末：分子篩催化劑(Y)

催化活性高，汽油、柴油收率高，效益為年 千億美元以上。70年代：提高辛烷值(ZSM-5)，燃料綠色化90年代：石油中渣油量很大，新型大孔分子 篩 材料，介孔分子篩出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)渣油裂化。催化反應(yīng)綠色化的實(shí)例實(shí)例：利用TS-1實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好反應(yīng)對二苯酚：重要化工原料

傳統(tǒng)方法： 苯酚+硫酸2-磺基苯酚+CuSO4 苯二酚+銅鹽+Na2SO4(對位較少)

新方法：TS-1：微孔：5.5?

苯酚+H2O2苯二酚+H2O

苯二酚：對位較多：孔道的選擇性

沒有有害的副產(chǎn)物，一步完成！---Aika

etal.,Science,1999.納米孔作為分子反應(yīng)器催化反應(yīng)是現(xiàn)代化的指標(biāo)之一美國：與催化有關(guān)的GNP大約35%歐洲：30%日本：35%中國：15%不發(fā)達(dá)國家：<5%微孔分子篩組裝的納米器件微孔分子篩組裝半導(dǎo)體材料 根據(jù)孔道形狀不同組裝量子點(diǎn)、量子線 (CdS/NaY)

以分子篩的微孔作為形成納米器件的模板

APO-5中制備出最細(xì)納米管C-NanotubesinAlPO4-5單壁最小孔徑（4?）碳納米管在微孔晶體內(nèi)生成---Natrue,408,50,2000.微孔分子篩的形貌控制大單晶： 微設(shè)備和器件、結(jié)構(gòu)解析納米晶體

優(yōu)異功能、納米特殊性質(zhì)分子篩纖維、膜 分子篩膜：氣體分離：催化分離一體化不同晶粒分子篩合成舉例AXMORMOR---Chem.Mater.,1999.APO-5SODSilicalite-IMORMORFAUSingleCrystalsofZeolitesTheSEMofSingleCrystalsFAULTA---Adv.Mater.,1999---MicroporousandMesoprousMater.,1999SOD100nmNanosizedZeolitesFAULTA---Chem.Mater.NanosizedZSM-5形貌控制納米顆粒、纖維、膜J.Am.Chem.Soc.

2000,122,3530-3531ZSM-5,Silicalite-1TS-1,LTAbeta,Y,X不同的型貌

FilmFiberCrystalMorphologicalcontrolofmesoporoussilica

SphereandFiberofMesoporousStructureMesoporousSilicaSpheresandFiber---Chem.Mater.1997,9,14MesoporousSilicaFilmonSiliconSingleCrystal分子篩與多孔材料領(lǐng)域研究人員眾多InternationalZeoliteAssociationInternationalCatalysisAssociationAsianPacificAssociationofCatalysisSocietiesChineseZeoliteAssociation…分子篩與多孔材料領(lǐng)域高質(zhì)量的研究工作Nature,Science,JACS,Angew.Chem.Microporous

MesoporousMater.Chem.Mater.,J.Phys.Chem.B.,…ACSRSC…AmericanPatents,EuropeanPatents,…InternationalMeetings(IZC,IMMS,ZMPC…)分子篩與多孔材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的工業(yè)化技