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ZSM-5型分子筛

更新时间:2022-11-26 点击数:109

       ZSM-5型分子筛为高硅型沸石,其Si/Al比可高达1000以上,这类分子筛还显出憎水的特性。它们的结构特点是纵横都是十元孔道组成的结晶硅铝酸盐。其基本结构单元是由八个五元环组成,无笼状空腔,只有通道。

      ZSM-5有两组交叉的通道,一种为直通的,另一种为之字型相互垂直。通道呈椭圆形,其窗口直径为0.55-0.60nm。这类分子筛由于其反应空间和出入口形状相似,因而对反应物和产物有择形作用,再加之其结构的均称性和水热稳定性,使之成为良好的择性催化剂原料。

      ZSM-5分子筛催化剂被广泛的应用于石油化工加工工业。用于流化催化裂化加工过程作为助剂,可以多产丙烯及液化气,可以提高汽油辛烷值;另外,可用于乙苯、对二甲苯、酚、吡啶等的生产。

      分子筛的合成是众所周知的复杂过程。结晶速率、形成产物的类型和它们的颗粒性质(形态、形貌和晶粒尺寸分布)取决于大量的参数。这些参数包括结晶条件(温度、搅拌、晶种和凝胶老化)和组成依赖性参数(pH值、水含量、骨架组成元素之间的比例、模板剂浓度和离子强度)。典型的分子筛合成将涉及以下步骤:

①无定形反应物的混合物包括碱性介质中,这些将形成非均相的部分反应相,被称为初始无定形相。该无定形相的性质从凝胶状到胶体状,在所谓的“透明溶液”中合成。

② 在金属高压釜中和自生压力下加热反应混合物(高于100°C)。在反应之前,可以使反应混合物老化一段时间(数小时到几天)。

③ 形成“二次无定形相” 的亚平衡溶液相。有证据表明,由于阳离子在溶液中的结构化效应,这一阶段生成短程有序结构。

④在诱导期后,形成晶核。诱导时间与式中给出的简单、系统的定义相关。弛豫时间(tr)是步骤①~③发生所需的时间,即形成亚稳态无定形固体,而tn和tg有相同的含义。

⑤在无定形固体消耗时,分子筛材料生长。

这些步骤对于大量分子筛合成是明确的,但在许多情况下可能很难区分。这可能是因为一些步骤重叠或者是因为合成试验中的困难过多。

      分子筛成核是一个复杂的问题,因为它意味着初始无定形或无规结构转化为晶体骨架。如之前观察所见,在形成二次无定形相期间,出现了短程有序结构。然后,随机个数的结构化区域可以达到晶核的尺寸,开始生长为宏观晶体。







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