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15003865887 15038257928分子篩催化劑性能作用補(bǔ)充
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2021-07-08
分子篩催化劑性能作用補(bǔ)充
分子篩催化劑具有活性高，選擇性好，穩(wěn)定性和抗毒能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，近幾十年來，它作為一種化工新材料發(fā)展得很快，應(yīng)用也日益廣泛。特別是在石油的煉制和石油化工方面作為工業(yè)催化劑發(fā)揮了很重要的作用。從化學(xué)組成式中看，M為金屬陽離子;n為金屬陽離子的價(jià)數(shù)；x為的分子數(shù)；y為的分子數(shù);z為水的分子數(shù)。因?yàn)閹ж?fù)電荷，金屬陽離子的存在可以使保持電中性。
沸石分子篩的結(jié)構(gòu)與合成
目前已發(fā)現(xiàn)的天然沸石有四十多種人工合成的多達(dá)一二百種。沸石的較為基本的結(jié)構(gòu)為：硅氧四面體和鋁氧四面體，按照中硅鋁比的不同，可以分為A型（1.5～2），X型（2.1～3.0），Y型（31～6.0），絲光沸石（9～11），ZSM-5等。中硅鋁的不同，使得其結(jié)構(gòu)不同，而結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。不同硅鋁比的，其耐酸性和熱穩(wěn)定性不同，一般，硅鋁比越大，其耐酸性和熱穩(wěn)定性越好。屬于酸性催化劑，硅鋁比的不同，其表面的酸性不同，直接影響其催化活性。
從性能來反應(yīng)分子篩的現(xiàn)狀
晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，很大的表面積，且表面級(jí)性很高，骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也很高。這些結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使不僅成為優(yōu)良的吸附劑，而且成為良好的催化劑和催化載體。在沸石結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行催化反應(yīng)，始于20世紀(jì)50年代后期Mobil公司的實(shí)驗(yàn)室。該發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著分子篩研究的開端。由于結(jié)構(gòu)中有均勻的小內(nèi)孔，催化劑反應(yīng)的選擇性常取決于分子與孔徑的大小。這種選擇性稱為擇形催化選擇性。擇形選擇催化共有四種不同的形式。
分子篩反應(yīng)物的擇形催化
反應(yīng)混合物中的某些能反應(yīng)的分子，只有直徑小于內(nèi)孔徑的分子才能進(jìn)入內(nèi)孔，在催化劑部位進(jìn)行催化反應(yīng)。反應(yīng)物的擇形催化在煉油工業(yè)中已獲得多方面的應(yīng)用，油品脫蠟，重油加氫裂化等均是。
產(chǎn)物的擇形催化產(chǎn)物混合物中的某些分子過大，難以從分子篩催化劑的內(nèi)孔中擴(kuò)散出來，這些未擴(kuò)散出來的大分子或者異構(gòu)成線度較小的異構(gòu)體擴(kuò)散出來，或者裂解成較小的分子，乃至不斷地裂解，脫氫，以炭的形式沉積于孔內(nèi)和孔口，導(dǎo)致催化劑失活。
過渡狀態(tài)限制的擇形催化
某些反應(yīng)需要比較大的空間，才能形成相應(yīng)的過渡狀態(tài)，這就構(gòu)成了限制過渡態(tài)的擇形催化。ZSM-5催化劑常用這種過渡態(tài)選擇性的催化反應(yīng)。可以用它催化的低分子烴類的異構(gòu)化反應(yīng)，裂化反應(yīng)，二甲苯的烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)等。ZSM-5催化劑可以阻止結(jié)焦，具有比其他分子篩或無定形催化劑更長(zhǎng)的壽命，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)十分有利。
分子交通控制的擇形催化在具有兩種不同形狀和大小的孔道分子篩中，反應(yīng)物分子可以很容易地通過一種孔道進(jìn)入到催化劑的活性部位，進(jìn)行催化反應(yīng)，而產(chǎn)物分子則從另一孔道擴(kuò)散出去，盡可能減少逆擴(kuò)散，從而加大反應(yīng)速率。擇形選擇性催化的較大實(shí)用價(jià)值，在于利用其表征孔結(jié)構(gòu)的不同。這種催化在煉油工藝和石油化工中也有廣泛的應(yīng)用。而不能消除諧振。但中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地后能快速切除故障線路，過電壓持續(xù)時(shí)間很短,危險(xiǎn)性也大為減弱。顯然小電阻接地的運(yùn)行方式，加劇了斷路器的負(fù)擔(dān)，現(xiàn)在采用的真空斷路器緩解這一問題；且不能保證供電的連續(xù)性，但可以通過環(huán)網(wǎng)或雙電源實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶正常供電。
分子篩的合成和表征
分子篩在進(jìn)行制作時(shí)為了保證其使用效率通常會(huì)有很多年不同的制作合成方法，雖然方法較多但是用戶并不了解。所以為方便大家的了解使用，接下來就其合成方法進(jìn)行介紹。
分子篩是一類具有一般分子大小微孔的晶體物質(zhì)，其骨架組成的基本單元是TO4四面體，其中T可以是Al3+，Si4+，P5+及其他一些金屬或非金屬陽離子，有些分子篩有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)TO5及TO6等多面體，分子篩晶體表面的酸堿性質(zhì)即由這些多面體所帶電荷情況來決定。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的規(guī)定，按孔徑大小多孔材料可分為3類：孔徑在2nm以下稱為作微孔材料；孔徑在2~50nm之間稱作介孔材料；而孔徑大于50nm的則稱作大孔材料。分子篩具有以下特點(diǎn)：均勻的孔道結(jié)構(gòu)，對(duì)分子有良好的篩分效應(yīng)；很大的比表面積和孔體積，有良好的吸附和催化性能；具有離子可交換性等。
微孔分子篩的研究進(jìn)展及其特征
分子篩較為主要的特征，在于它是一種均勻微孔結(jié)構(gòu)的酸性材料，其催化作用來源于它的酸性。隨著研究領(lǐng)域間交叉與滲透的日益加強(qiáng)，以及研究方法與現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了分子篩合成化學(xué)的深入發(fā)展。探索分子篩合成方法有助于制備新型結(jié)構(gòu)或特殊形貌的分子篩材料，有助于認(rèn)識(shí)分子篩的合成機(jī)理，進(jìn)而合成特定性質(zhì)的分子篩材料。目前，合成分子篩的方法大致有以下幾種：水熱合成法、溶劑熱合成法、氣相轉(zhuǎn)移合成法和干膠轉(zhuǎn)化合成法、離子熱合成法、微波輻射合成法、超聲波合成法、固相合成法等。
從廣泛應(yīng)用中對(duì)比分子篩的重要作用
分子篩優(yōu)良而廣泛的應(yīng)用性能是其發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，對(duì)于分子篩的合成理論研究已趨于系統(tǒng)化、成熟化，開發(fā)出了新的合成體系和合成路線，制備出了許多新材料，合成出了不同形態(tài)的分子篩，在化工、生物、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，相信隨著更深入的研究及對(duì)合成機(jī)理的不斷深化，在廉價(jià)、低毒、簡(jiǎn)便、快速的合成方法，模板劑的回收，生產(chǎn)成本的降低方面必將取得更大的進(jìn)展，更有效地改善分子篩的結(jié)構(gòu)與性能，將納米技術(shù)運(yùn)用到分子篩的合成中，開發(fā)研究新的功能材料，完全有理由相信，人們可以根據(jù)實(shí)際要求設(shè)計(jì)出更多、性能更優(yōu)的分子篩，發(fā)揮更重要的作用。