什麼(mó)是(shì)分子(zǐ)篩(shāi)？為什麼分子篩可(kě)以作為(wéi)固體酸(suān)催化劑(jì)？
什麼是(shì)分子篩(shāi)
分子(zǐ)篩(shāi)一種人工(gōng)合成的具(jù)有(yǒu)篩選分子作用(yòng)的(dí)水(shuǐ)合(hé)矽鋁酸鹽(泡沸石)或(huò)沸石。其(qí)化學通(tōng)式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，M′，M分別為一價，二(èr)價(jià)陽離子如K+，Na+和Ca2+，Ba2+等(děng)。它(tā)在結構(gòu)上(shàng)有許(xǔ)多(duō)孔徑均(jūn)匀(yún)的(dí)孔(kǒng)道和(hé)排(pái)列整(zhěng)齊的孔(kǒng)穴(xué)，不(bù)同孔(kǒng)徑的分(fēn)子篩把不同大小和形狀分子(zǐ)分開(kāi)。根(gēn)據SiO2和Al2O3的分子(zǐ)比(bǐ)不(bù)同，得(dé)到不同(tóng)孔(kǒng)徑(jìng)的分(fēn)子(zǐ)篩(shāi)。其(qí)型(xíng)號有(yǒu)：3A(鉀A型)，4A(鈉A型(xíng))，5A(鈣A型(xíng))，10Z(鈣Z型(xíng))，13Z(鈉Z型)，Y(鈉Y型)，鈉(nà)絲光沸(fèi)石(shí)型等(děng)。它(tā)的(dí)吸附能(néng)力(lì)高，選(xuǎn)擇(zé)性強，耐高溫。廣泛(fàn)用(yòng)於(yú)化工(gōng)和石油(yóu)化工，也是煤氣(qì)脫水的優良吸附(fù)劑。在(zài)廢(fèi)氣淨(jìng)化(huà)上(shàng)也(yě)日益受到(dào)重(zhòng)視。
為什麼分子(zǐ)篩(shāi)可(kě)以(yǐ)作(zuò)為固(gù)體酸催(cuī)化劑(jì)
這是(shì)因(yīn)為(wéi)分子篩催化(huà)劑具有優異的(dí)酸催化活性，分子篩(shāi)具有(yǒu)離子(zǐ)交(jiāo)換性能，均(jūn)一的(dí)分子大(dà)小的孔(kǒng)道(dào)，酸(suān)催(cuī)化活(huó)性(xìng)，並(bìng)有良好的(dí)熱穩(wěn)定(dìng)性和(hé)水熱(rè)穩(wěn)定性，可製成(chéng)對許(xǔ)多(duō)反(fǎn)應有(yǒu)高(gāo)活性(xìng)，高選擇性的催(cuī)化劑，那(nà)麼(mó)什麼是(shì)固體(tǐ)酸催(cuī)化(huà)劑呢？
一(yī)般(bān)而(ér)言(yán)，固體酸可理(lǐ)解為(wéi)凡是(shì)可(kě)以使鹼(jiǎn)性(xìng)指示(shì)劑改(gǎi)變顏(yán)色的固(gù)體(tǐ)，或(huò)是凡(fán)能(néng)使(shǐ)化學吸附(fù)鹼性物質的固(gù)體，按照(zhào)布朗斯(sī)泰德和(hé)路易(yì)斯的定(dìng)義，則固(gù)體酸(suān)是(shì)具有(yǒu)給出(chū)質子或(huò)接受(shòu)電子對能(néng)力(lì)的固(gù)體(tǐ)，而(ér)分子篩催化劑具(jù)有優異的酸催化活性，它的酸性來(lái)源(yuán)於交(jiāo)換態(tài)銨離子的分解，氫離子(zǐ)交換，或者是所(suǒ)包(bāo)含的多價(jià)陽(yáng)離子在(zài)脫(tuō)水(shuǐ)時的水(shuǐ)解。
例如：
NH4M—→NH3+HM
H++NaM—→HM+Na+ Ce3+
M+H2OM—→CeOH2+M+HM
式(shì)中(zhōng)M表示分子(zǐ)篩。所產生(shēng)的(dí)質子(zǐ)酸(suān)中心的(dí)數量(liáng)和(hé)酸強度對分(fēn)子篩(shāi)的酸(suān)催化活性具(jù)有重要意義。分子篩的兩個羥(qiǎng)基(jī)脫(tuō)水將形成(chéng)路易(yì)斯(sī)酸(suān)中(zhōng)心，其結構是一個(gè)三配(pèi)位鋁(lǚ)原子和(hé)同(tóng)時生成(chéng)的一(yī)個帶正(zhèng)電荷的矽(guī)原子(zǐ)。有(yǒu)一(yī)種看法(fǎ)認為(wéi)路易斯(sī)酸(suān)產生(shēng)於(yú)在陽離子位置上(shàng)所形成(chéng)的(dí)六配(pèi)位鋁(lǚ)原(yuán)子。分子(zǐ)篩的以(yǐ)矽(guī)鋁比(bǐ)表示(shì)的(dí)組(zǔ)成對其(qí)酸度(dù)和酸強度(dù)有很(hěn)大的(dí)影響(xiǎng)，故(gù)分(fēn)子篩(shāi)可以作(zuò)為(wéi)固(gù)體酸催(cuī)化劑(jì)。
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