沸石分子筛的结构图和描述

  沸石分子筛是一种重要的无机微孔材料,具有优异的择形催化、酸碱催化、吸附分离和离子交换能力,广泛应用于催化、吸附和离子交换等工业过程。沸石分子筛的基本骨架元素是与其配位的硅、铝和氧原子,基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体,它们可以以不同的组合方式连接,构建各种沸石分子筛骨架结构。

  沸石分子筛分为α笼和β笼,是A、X、Y分子筛晶体结构的基础。α笼是一个六面体,由六个八元环和八个六元环组成,同时聚集成十二个四元环。窗口zui大有效直径为4,笼的平均有效直径为11.4A;β笼是十面体,由八个六元环和六个四元环组成。窗咀的大有效直径为2.8A,保持架的平均有效直径为6.6A。

  a型分子筛属于立方晶系,其晶胞组成为Na12(Al12Si12O48)。27H2O  。将β笼放置在立方体的八个顶点上,并通过四元环相互连接形成α笼,α笼可以通过八元环三维连通,八元环是A型分子筛的主要窗口。NaA(钠型)的平均孔径为4A,被称为4A分子筛。离子交换后,孔径增大到3 a左右,而钾型的孔径约为3A。

  x型分子筛和Y型分子筛的骨架结构相同,区别在于骨架中硅铝比不同。传统上,二氧化硅/氧化铝比等于2.2 ~ 3.0的称为X型分子筛,二氧化硅/氧化铝比大于3.0的称为Y型分子筛。与金刚石晶体结构类似,用笼代替金刚石结构中的碳原子,相邻的笼之间用一个六边形柱状笼连接形成一个超级笼,即八面沸石笼,由若干个八面沸石笼连接形成X、Y分子筛晶体的骨架结构;十二元环是X型和Y型分子筛的主要孔道,窗口zui大有效直径为8.0A,阳离子对孔径有一定的影响。比如被称为13X分子筛的NaX平均孔径为9 ~ 10a,而被称为10X分子筛的CaX平均孔径为8 ~ 9a。Y分子筛的平均孔径随硅铝比和阳离子类型而变化。ZSM-5分子筛属于正交晶系,具有特殊的结构。硅氧四面体和铝氧四面体以五元环的形式连接,八个五元环构成基本结构单元。这些结构单元通过共同的边缘连接成链,进一步连接成片,以特定的方式相互连接,形成ZSM-5分子筛的晶体结构。因此,ZSM-5分子筛只具有二维孔隙体系,不同于a型、x型和y型分子筛的三维结构。它的主要孔道是10元环。平行于a轴的10元环孔道呈s形,孔径为5.4 5.6a,平行于c轴的10元环孔道呈线性,孔径为5.1  5。
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