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分子筛


4.骨架密度
定义:每1000Å3体积内四面体配位的T原子的数目 骨架密度的值与孔体积相关,但它并不能反应出孔口的 尺寸
4.几种重要的分子筛结构
A型沸石(LTA): 属于类似NaCl立方晶系结构 基本组成单元:含192个正四面体,相当于8个笼, 分别位于立方体的顶点上,以四元环通过TOT键 相互联结,围成一个笼 孔道:互相垂直的三维孔道体系,主孔道为八元 环,孔径约0.42nm, Si/Al=1:1
同晶取代的机制分三种: 取代Al(SMⅠ机制) 取代P(SMⅡ机制) 取代Al+P(SMⅢ机制)
取代机制的类型取决于元素的价态, 而不是离子半径
2.阳离子在结构中的分布与位置
平衡硅酸盐分子筛骨架负电荷的阳离子位于分 子筛的孔道和笼之中,阳离子的数目以及位置影 响分子筛的各种性能,如离子交换性和催化性 能。
2.配位序
在一个典型的分子筛骨架中,每一个T原子与N1=4个邻近的T原 子通过氧桥连接,这些邻近的T原子又以同样的方式连接到下一壳 层的N2个T原子,后者又连接到下一个壳层的N3个T原子,以此类推, 每个T原子的配位序可以被定下来,它遵循 N0=1,N1≤4,N2≤12,N3≤36,Nk≤4·3k-1
由方钠石笼构成的分子筛结构
分子筛中常见的笼形结构单元 Nhomakorabea.特征的链状结构单元
5.特征的层状结构单元
分子筛的结构也可以用一些二维三连接的网层来描述,三维 四连接的骨架结构,可以看作是由平行堆积的二维三连接网层,通 过上下取向的三连接顶点间相互连接而形成
第二节:分子筛的组成
1.骨架的组成
硅铝酸盐分子筛的骨架由SiO4四面体和AlO4四面体组成 两个铝原子不能相邻
分子筛与多孔材料化学
微孔化合物的结构化学
第一节:分子筛的结构单元
1.初级结构单元
分子筛最基本的结构单位是TO4四面体
通过共享顶点面形成的三维四连接骨架
TO4四面体相互联结时遵守如下规则: (a) 四面体中的每个氧原子都是共用的 (b) 相邻的两个四面体之间只能共用一个氧原子 (c) 两个铝氧四面体不直接相联
第四节:分子筛的骨架结构
1.环构形
环构形是一个简单的二维图形,他显示出一个给 定的T原子涉及到多少个三元环和四元环
环构形的作用 可以表征分子筛骨架中紧靠T原子的环境,尤其是对 于复杂结构可以提供直观有用的信息,还可以提供 结构中存在的最小环数,推论与结构相关的规则, 从而起到进一步预测理论骨架结构的作用
丝光沸石(MOR):
层状结构 结构特征:由五元环和四元环组成的链状结构围 成八元环和十二元环的层状结构。许多这样的层 叠起来形成丝光沸石,但每层上的原子并不在一 个平面上,而且层与层之间也不是正对着的,相 互之间有一定的位移。
孔道:丝光沸石的主孔道为椭圆形的十二元环直 筒形孔道,孔径约为 0.65 0.70nm。 Si/Al:丝光沸石的Si/Al约为10
2.次级结构单元
分子筛的次级结构是由初级结构单元TO4四面体通过共享氧原子按不 同的连接方式组成的多元环
3.特征的笼形结构单元 :
笼形结构单元是三维空间的多面体,根据确定它们多面体面的 n 元环来描述。不同的分子筛骨架会含有相同的笼形结构单元,即同一 笼形结构单元通过不同的连接方式会形成不同的骨架结构类型
由于额外骨架物种的对称性通常不满足骨架的 高对称性,因此他通常被认为是无序的
LTA分子筛中的Na+离子在八环中的位置 (实心球)3个空心球表示它的对称等价位 置
金属离子的排列受到许多条件的限制 • 孔穴的大小 • 静电场的分布
• 阳离子的半径大小
• 分子筛的水合和脱水现象
3.有机胺物种
在高硅分子筛和磷酸盐分子筛的合成中,通常要引入有机胺作 为结构导向剂或模板剂,他们位于分子筛的孔道或笼中,对特定的 孔道或笼结构的生成起着重要的作用。 ① 空间填充作用 ② 结构导向作用 ③ 模板作用
八面沸石(FAU):
X型和Y型分子筛都具有天然矿物八面沸石的骨架结构 类似金刚石的密堆六方晶系结构 基本结构单元:8个 笼,按金刚石晶体方式排列,金刚 石结构中每个碳原子由 笼替代,相邻的 笼通过六元环 以TOT键相互联结,围成一个26面体笼 孔道:与金刚石晶体结构类似的三维孔道体系,主孔道为 十二元环,孔径约0.70.8nm Si/Al:X型沸石的Si/Al=1.11.5 ,Y型沸石的Si/Al>1.5
3.分子筛孔口环数与孔道维数
分子筛孔口环数:分子筛的孔道由n个原子所围成的环,即窗口所限定, 除六元环等小的孔道体系外分子筛孔道的环包括八元环到九,十,十 二,十四,十八,和二十元环。 根据孔道环数的大小,可将分子筛描述为小孔、中孔或大孔分子筛。 孔道维数:孔道的体系可以是一维、二维、三维,即孔道向一维、二 维、三维方向延伸
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