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人工合成沸石分子筛概述(一)

更新时间:2020-07-13 点击数:2124

      沸石是具有独特物理吸附性能的天然矿物,早期科学家们尝试着通过还原天然沸石形成的地质条件来合成沸石。1845-1937年,许多科学家研究了采用水热转化合成法合成硅酸盐沸石。尽管有大量的研究报道已经合成出沸石,但是由于化学分析和光学分析手段的限制,无法鉴定是否存在沸石。

      后来,科学家们重复早期的实验方法并尝试着合成沸石,但是仍然无法鉴定是否合成出沸石。直到19世纪40年代,Richard M.Barrer教授发现了合成沸石的必要条件,成功地合成出沸石,并且他通过X射线粉末衍射( powder X- ray diffraction)鉴定出沸石的存在。他利用氯化钡(barium chloride)水溶液与粉末沸石(leucite)和方沸石(analcime)的混合物,在180-270℃温度下反应2~6天,合成出了菱沸石分子筛(chabazite)。在1948年,Barrer教授能够利用铝酸钠(sodium aluminate)、硅酸(silicic acid)和碳酸钠(sodium carbonate)溶液合成出沸石分子筛。


      首先,在110℃C下干燥混合物,得到干凝胶粉,随后凝胶与水溶液在高温下晶化,从而合成出丝光沸石(mordenite)。19世纪50年代,Donald breck和联合碳化物有限公司(Union Carbide Company)的科学家,分别采用活性铝硅酸盐凝胶 (aluminosilicate gels)和铝酸钠(sodiumaluminate)、硅酸钠(sodium silicate)溶液合成出了两种新型沸石分子筛,即A型沸石分子筛(Linde A)和x型沸石分子筛(Linde X,硅铝比为1.0~1.5)。这两种沸石分子筛有不同的骨架结构,即LTA型和FAU型。研究发现,A型沸石分子筛具有很好的离子交换和气体分离特性。之后,又合成了FAU型的高硅Y型沸石分子筛( Linde y,硅铝比为1.5-30)。Y型沸石分子筛具有非常好的裂化性能,可以作为原油催化裂化生产汽油产品的催化剂。这两种在工业生产中十分重要的沸石分沸石分子筛合成研究领域的发展子筛的发现,受到了许多科学家的广泛关注,并且带动了沸石分子筛合成研究领域的发展。



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