分子筛的定义
矿物学早期的定义：Zeolite（沸石分子筛）
Am+y/m[(SiO2)x· (AlO-2)y]· 2O zH Zeolites are crystalline aluminosilicates with a framework forming regular channels with a diameter of up to ca. 1 nm. These channels contain cations (frequently Na+ ions), which compensate the negative framework charge and are very mobile, and water which desorbs upon heating without destruction of the crystalline structure.
-Ti-ZSM-5 -Ti-beta
各种沸石分子筛的区别
在化学组成和结构上的不同； 而化学组成上最主要的差别则是硅铝比不同。
几种常见分子筛的化学组成
硅氧四面体和铝氧四面体
沸石分子筛的基本结 构单元是硅氧四面体 和铝氧四面体，它们 通过氧桥相互联结。
由四个四面体形成的环叫四元环，五 个四面体形成的环叫五元环，依此类 推还有六元环、八元环和十二元环等
FD = 20 – 21
Zeolite with fully cross-linked frameworks:
FD = 12.1 – 20.6
FD12:
FD’s less than 12 have only been encountered for the interrupted framework of cloverite (-CLO)
Chapter 4 分子筛结构、 合成、表征与应用
1. 分子筛的一般介绍 2. 分子筛的结构
3. 分子筛的合成
4. 分子筛的基本性质
5. 6. 7. 8.
分子筛的表征 分子筛的催化性能 规整孔道介孔材料 分子筛研究的几个热点方向
1. 分子筛的一般介绍
“沸石”，最早发现于天然矿物
～250年
Faujasite(八面沸石 ), mordenite(丝光沸石), offretite(菱钾沸石), ferrierite (镁碱沸石), chabazite (菱沸石), 因“天然”而限制了其应用 不纯 性能达不到最佳 合成沸石（1948 to 1955） 开辟了催化的分子筛时代 First by Barrer and Milton
The FD is obviously related to the pore volume but does not reflect the size of the pore openings
分子筛的定义
IUPAC对孔的定义
micropores: mesopores: macropores: dp 2.0 nm 2.0 nm< dp 50 nm dp>50 nm
随着大量分子筛类材料的发现，Zeolite的定义也在 变化
通常的分类（IZA）
Framework Density (FD) Definition: (Number of T- Atoms/ 1000Å3) Non-zeolitic framework structures （dense phase):

Zeolite通常特指Si-Al分子筛 Molecular sieve 指具有筛分分子能力的材料
对于SAPO，一般用molecular sieve一词 但该词也用于碳分子筛（非晶体） zeolite-like microporous materials zeotypes （ by A.Dyer） 著名的Zeolite杂质，已经改名为Micro and Mesoporous Materials

有许多建议


最确切的定义还未给出

相应的分类也未统一
IZA只给出晶体类材料的数据
分子筛的定义
个人的理解
具有规整的孔道结构 孔道直径与通常分子大小相当 可用Zeolike material或zeotype代表具有晶体结 构的，与传统zeolite相似的材料 Micorporous和mesoporous需加上修饰词
分子筛的一般绍
Landmarks
Y for FCC (1960s) ZSM-5 (1970s) AlPO4 & SAPOs (1980s) S.T. Wilson, B.M. Lok, C.A. Messina, T.R. Cannan and E.M. Flanigen J. Am. Chem. Soc. 104 (1982), p. 1146. TS-1 (1980s) M. Taramasso, G. Perego, B. Notari, US Patent No. 4410501 (1983). MCM-41 (1990s) C.T. Kresge, M.E. Leonowicz, W.J. Roth, J.C. Vartuli and J.S. Beck. Nature 359 (1992), p. 710
Carbon molecular sieve MCM-41, SBA-15, MxOy Organic-ingornac framework
Non-zeolite
Typical pore diameter distributions of porous solids
分子筛国际组织及国际会议
IZA：International Zeolite Association
八面沸石笼，以 笼为结构单元，通过六元 氧环用六个氧桥按四面体方式同其他四个 笼联结(类似金刚石结构)而构成X，Y型分子 筛的晶体结构。 可以把八面沸石笼看作是由笼和六角柱笼 包围而成的 。

八面沸石由18个四元环、4个六元环和4 个十二元环所构成。其空穴的最大直径 为1.25 nm，体积0.85nm3，入口孔穴十 二元环的直径为0.8 nm — 0.9nm，这是 主孔道。
也用下式来表示
Mp/n[(AlO2)p (SiO2)q]· 2O yH 式中p为铝氧四面体的数目， q为硅氧四面体的数目。 由上式可以看出，每个铝原子和硅原子平均 部有两个氧原子，如果M的化合价n＝1，则 M的原子数等于铝原子数，如果n＝2，则M 的原于数只是铝原子数的一半。
分子筛结构的组成原则
IZA Structure Commission IZA synthesis Commision IZA Catalysis Commision

IZC: International Zeolite Conference
2. 沸石分子筛的结构
沸石分子筛是结晶硅铝酸盐，其化学组成实 验式可表示为： M 2/nO Al2O3 xSiO2 yH2O 式中，M为金属离子，人工合成时通常为Na 开始；n为金属离子的价数，x为SiO2的分子 数，也可称SiO2/Al2O3 的摩尔比，俗称硅铝 比；y为H2O分子的分子数。
Al O Al
Al
O
P
Al
O
Al
P2O5
Al2O3
SiO2
AlPOs Redox Metals, M M-APO -VAPO -CrAPO -CoAPO
SAPOs
Zeolites
Silicalites
M-APSO -TAPSO -CrAPSO
M-Zeolites
M-Silicalites TS-1 VS-1 Cr-1
每个Si或Al（或P）形成一个以该原子为中心的四 面体，四面体通过共用顶点连接，而不共用棱和面
Si O Al
Lowenstein’s rule
1.Whenever two tetrahedra are linked together by one oxygen bridge, the center of only one of them can be occupied by aluminum; the other center must be occupied by silicon or by another small ion of electrovalence 4 or more, such as phosphorous. 2.Whenever two aluminum ions are neighbors to the same oxygen anions, at least one of them must have a coordination number larger than 4, that is 5 or 6, toward oxygen.
各种环的临界孔径
如果把各种环近似地看成圆形，其直径称为孔径， 那么各种环的孔径如下
各种笼
各种环通过氧桥相互连接成三维空间的多面 体叫晶穴或孔穴，也有称为空腔。通常以笼 (cage)来称呼。由笼再进一步排列即成各种 沸石的骨架结构。 笼有多种多样，如 立方体( )笼、六方柱笼、 笼、 笼、八面沸石笼等。
Microporous molecular sieve Mesoporous material with uniform channels
多孔材料的分类
SiO2
Silicates
SiO2-Al2O3
M-Si-Al (M=Ti, Fe, Co, Ni, V,…)
AlPO4
Porous Materials
X，Y型分子筛的结构特征
X，Y型分子筛的单位晶胞都有8个 笼组 成，相当于192个硅氧和铝氧四面体。 X和Y型的区别在于硅铝比不同。