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分子篩的結(jié)構(gòu)

發(fā)布日期:2022-06-15瀏覽次數(shù):2250

各種分子篩最根本的區(qū)別是晶體結(jié)構(gòu)的不同,不同分子篩具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。硅鋁酸鹽分子篩骨架的最基本單元是硅氧四面體和鋁氧四面體,四面體的中心是硅或鋁原子,其周圍與四個氧原子相連,硅(鋁)氧四面體通過共用頂點氧原子連接。磷鋁酸鹽分子篩中,磷氧四面體和鋁氧四面體嚴格交替連接,骨架上的鋁原子和磷原子可以被其他主族和過渡金屬元素所替代。

鋁硅氧四面體

  通過共用頂點的氧原子,所有的硅氧四面體和鋁氧四面體相互連接成多元環(huán),常見的有四元環(huán)、六元環(huán)和八元環(huán)。多元環(huán)的孔徑被人們稱為分子篩的窗口,被吸附的分子可以通過八元環(huán)(直徑420pm)或更大的多元環(huán)(如十二元環(huán))進入分子篩內(nèi)部。由于六元環(huán)的孔徑為220pm,四元環(huán)的孔徑當然更小,所以一般分子是通不過的。小于窗口孔徑的分子進入分子篩內(nèi)部扣被吸附,而大于孔徑的分子進不去,從小晶粒間的空隙中通過。這樣,分子篩就起到了篩選分子的作用。

  硅鋁四面體形成的四元環(huán)、六元環(huán)、八元環(huán)、二十元環(huán)等,環(huán)上的四面體再通過共用頂點相互連接可以形成三維骨架,骨架是中空的,人們稱之為空穴,可形象地稱其為籠。

  1、α籠,12個四元環(huán)、8個六元環(huán)和6個八元環(huán)可以組成一個α籠,共有26個面,48個頂角??涨坏挠行w一般為760A3,其平均直徑為1140pm。它是A型分子篩中起主要作用的籠,根據(jù)被吸附物質(zhì)的直徑大小不同,每籠可能容納25個H2O,或19個NH3,或12個CH3OH,或9個CO2,或4個C4H10。

分子篩晶體結(jié)構(gòu)

  2、β籠,由8個六元環(huán)和6個四元環(huán)構(gòu)成的籠叫做β籠,它共有24個頂角,每個頂角上都有1個硅(或鋁)原子;每條邊上都有1個氧原子??涨坏挠行w積一般為160A3,其平均直徑為660pm。β籠的構(gòu)型可以理解成一個正八面體經(jīng)削去八個角后所形成的一種空間構(gòu)型。β籠的進一步相互連接就可以形成A型、X型、Y型分子篩。

  3、γ籠,是由6個四元環(huán)組成的一個立方體,有8個頂角,由于四元環(huán)孔徑極小,只有100pm,一般分子進不到里面去。

籠結(jié)構(gòu)

  4、八面沸石籠,是一個由18個四元環(huán)和4個十二元環(huán)所組成的26面體。八面混石籠是X型和Y型分子篩的最主要孔穴,十二元環(huán)是八面沸石籠的主要構(gòu)成部分,被吸附分子可以通過十二元環(huán)進入籠中。


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