多级孔道分子筛材料.ppt

多级孔道分子筛材料,根据IUPAC（国际纯化学与应用化学联合会）对无机孔性材料的分类：,微孔材料：孔径小于2nm；介孔材料：孔径在2-50nm之间；大孔材料：孔径大于50nm。,1.微孔沸石分子筛简介,1.1 沸石：最早是指天然的微孔硅铝酸盐。其化学组成可表示为：M(),M()OAl2O3nSiO2mH2O,式中M()和M()表示一价和二价金属离子 n表示硅铝比 m表示结晶水的数量,20世纪50年代开始，开始进行沸石人工合成的研究，即沸石分子筛。,1.2 沸石分子筛的结构,分子筛的结构可分为三个层次：初级结构单元：由Si和O或Al和O构成的硅氧四面体或铝氧四面体。,2.次级结构单元：由初级结构单元通过共享氧 原子组成的多元环,(a),(b),3.笼形结构单元：由多元环围成的立体机构。,笼形结构单元通过连接便形成了沸石分子筛骨架结构。,从整体来看，沸石分子筛是具有多重孔道结构的无机材料。比如ZSM-5具有直形孔道和之字形孔道，而ZSM-11只具有直形孔道。,1.3 沸石分子筛的合成方法,水热合成法：将硅源、铝源、模板剂和溶剂等按照一定配比配好，然后经陈化、结晶、过滤、洗涤、干燥和焙烧等步骤，最重得到特定孔道结构的沸石分子筛。,1.4 沸石分子筛的催化作用,1.沸石分子筛具有强酸性。可用于石油工业的催化裂化、烷基化、甲烷化、异构化等。,2.引入金属杂原子，可以改变分子筛的催化性能。比如钛硅分子筛TS-1。在分子筛骨架内引入金属钛后，使其在双氧水氧化体系中具有优异的性能。,3.择性催化。包括反应物择性催化；产物择性催化和约束过渡态则行催化。,择性催化示意图,2.介孔分子筛,微孔沸石分子筛具有较好的催化性能，但由于孔径大小的限制，对于大分子反应无法应用。,水热合成法,介孔分子筛的水热合成与微孔沸石分子筛类似，只是所选用的模板剂不同。,2.1 介孔分子筛的合成方法,与微孔沸石分子筛相比，介孔分子筛具有较好的扩散性能，适用与较大分子的反应。但是由于介孔分子筛孔壁较薄，而且为无定形态，所以其水热稳定性较差。为了弥补两种分子筛各自的不足，如果能将两种分子筛结合到一起，就可以得到更加让人满意的催化剂。,3.多级孔道分子筛材料,1.对微孔沸石分子筛进行酸碱处理,3.1 合成方法,（a）为处理前（b）为处理后,2.双模板剂分步水热合成,先合成微孔分子筛，在其还为完全结晶时，加入介孔分子筛的模板剂，然后进一步结晶。,多级孔道分子筛材料同时具有微孔分子筛和介孔分子筛优点，具有很高的酸性、水热稳定性及多级孔道结构，同时具有很好的择形性能和传质能力。有望在重油裂化、大分子催化等领域中发挥重要的作用。,谢谢,