沸石是具有规则孔的结晶复合氧化物的总称,称为微孔(直径为2纳米或更小的孔)。典型的沸石是硅铝酸盐,其结构中SiO 4 (或AlO 4 )四面体通过氧原子进行三维连接,如图5所示。

沸石的物理结构与特性-国投盛世

图 6 显示了简化的天然沸石结构,其中 Si-O-Si(或 Si-O-Al)键由单条直线表示。Y型沸石的孔径为0.74 nm,是市售沸石中孔径最大的沸石。ZSM-5 沸石的孔隙略小,刚好能容纳一个苯环。已知有 200 多种沸石,它们由不同大小和形状的孔组成。

沸石的物理结构与特性-国投盛世

沸石具有以下特点:

吸附能力:由于可以将简单的分子带入孔隙中,因此具有很高的吸附能力。

分子筛作用:由于孔径均匀,大小处于分子水平,大于孔径的分子可以从较小的分子中分离出来。

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离子交换作用:显示阳离子交换作用(图 7)。

固体酸度:通过离子交换引入质子时,呈强酸性。

催化:质子交换的酸性沸石和金属阳离子引入的沸石表现出不同的催化活性。