第八章 多孔材料.ppt

第八章_多孔材料多孔材料的合成化学
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第一节多孔材料与它的分类
多孔材料的分类

按孔直径分类 < 2nm
2nm≤Φ≤50nm
> 50nm
按结构特征分类


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常用多孔无机材料的制备方法
(1)沉淀法,固体颗粒从溶液中沉淀出
来生成有孔材料;
(2)水热晶化法,如沸石的制备;
(3)热分解法,通过加热除去可挥发组
分生成多孔材料;
(4)有选择性的溶解掉部分组分;
(5)在制造形体(薄膜、片、球块等)
过程中生成多孔(二次孔)。
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第2节沸石类材料及其结构特征
沸石和分子筛的性质
沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂,其结构的规则有序性,决定了其性质的可预测性。沸石不同与其它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性质:
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(1)骨架组成的可调变性;
(2)非常高的表面积和吸附容量
(3)吸附性质能被控制,可从吸水性到疏水性;
(4)酸性或其他活性中心的强度和浓度能被调
整;
(5)孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸
范围之内;
(6)孔腔内可以有较强的电场存在;
(7)复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、
反应物或中间物有形状选择性,避免副反应;
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(8)阳离子的可交换性;
(9)分子筛性质,沸石分离混合物可以基于它们
的分子大小、形状、极性、不饱和度等;
(10)良好的热稳定性和水热稳定性,多数沸石
的热稳定性可超过500℃;
(11)较好的化学稳定性,富铝沸石在碱性环境
中有较高的稳定性,而富硅沸石在酸性介质
中有较高的稳定性;
(12)沸石很容易再生,如加热或减压除去吸附
的分子,离子交换除去阳离子。
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沸石和分子筛的骨架结构
沸石具有三维空旷骨架结构,骨架是由硅氧四面体 SiO4 4- 和铝氧四面体 AlO4 5-通过共用氧原子连接而成,它们被统称为TO4四面体(基本结构单元)。所有TO4四面体通过共享氧原子连接成多元环和笼,被称为次级结构单元(SBU)。这些次级结构单元组成沸石的三维骨架结构,骨架中由环组成的孔道是沸石的最主要结构特征。
一个骨架结构可以看成是一个或多个次级结构单元连接而成。
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磷酸铝(AlPO-n)作为类沸石材料,是另一类分子筛。它们的骨架是由AlO4四面体和PO4四面体连接而成。从概念上讲,认为中性的磷酸铝骨架是作为中性的纯硅分子筛中两个Si被一个Al和一个P所取代。而且磷酸铝骨架Al或P能被其它元素所取代生成MeAPO-n或SAPO- n分子筛。
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