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閱讀：53發(fā)布時(shí)間：2023-2-28
分子篩的結(jié)構(gòu)與其性能
（1） 晶粒大小與形狀的控制
大多數(shù)沸石分子篩的孔道尺寸小于1 nm，小分子有機(jī)物在分子篩孔道中反應(yīng)時(shí)，擴(kuò)散會(huì)受到一定的限制，從而影響其孔道利用率及催化性能。減小晶粒尺寸和改變晶粒形狀是提高分子擴(kuò)散性能和孔道利用率的手段，小晶粒或納米分子篩比大晶粒分子篩孔道擴(kuò)散路徑短，其孔道利用率將大大提高，催化活性也將有提高。
（2）多級(jí)孔復(fù)合
目前報(bào)道的大部分介孔材料都存在著材料熱穩(wěn)定性較差、缺少一定強(qiáng)度的表面酸性中心及酸中心易流失等缺點(diǎn)，其主要原因是盡管上述材料具有有序的介孔孔道，但其骨架為無(wú)定形結(jié)構(gòu)。沸石分子篩雖然具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和較強(qiáng)的酸性中心，但存在分子擴(kuò)散的限制，從而影響其催化反應(yīng)的活性和選擇性。而微孔與介孔或大孔的多級(jí)孔復(fù)合材料有望結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)并在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。多級(jí)孔沸石分子篩有望用于一些較大分子的催化反應(yīng)及液相催化反應(yīng)中。
（3）共結(jié)晶分子篩
共結(jié)晶分子篩的催化本質(zhì)實(shí)際上是孔道與酸性的精細(xì)調(diào)變，它是實(shí)現(xiàn)提高催化劑性能的一種手段。結(jié)晶分子篩的催化性能有較大幅度的提高，例如ZSM-5／ZSM-11(MFI／MEL)共結(jié)晶分子篩應(yīng)用于MTG反應(yīng)時(shí)，可大范圍調(diào)節(jié)汽油組分。
（4）分子篩表面修飾與其水熱穩(wěn)定性提高
熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性是分子篩催化劑需要考察的重要性質(zhì)之一，許多工業(yè)催化反應(yīng)對(duì)催化劑的熱穩(wěn)定性，尤其是水熱穩(wěn)定性要求很高，它們往往是決定催化劑壽命和反應(yīng)工藝選擇的關(guān)鍵。以碳四烯烴催化裂解反應(yīng)為例，由于該反應(yīng)在水蒸氣條件下進(jìn)行，提高催化劑水熱穩(wěn)定性是碳四烯烴催化劑開發(fā)的關(guān)鍵．結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)多孔材料催化活性中心進(jìn)行磷氧化合物組裝修飾、引入骨架雜原子等，可以提高催化材料在水蒸氣條件下活性中心的穩(wěn)定性。
分子篩催化劑的分類及其特點(diǎn)
分子篩按孔道大小劃分，分別有小于2 nm、2—50 nm和大于50 nm的分子篩，它們分別稱為微孔、介孔和大孔分子篩。分子篩根據(jù)孔徑大小可分為微孔、介孔和大孔分子篩3 大類。微孔分子篩具有強(qiáng)酸性和高水熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)和特殊“擇形催化"性能，但也存在著孔徑狹窄、擴(kuò)散阻力大等缺點(diǎn)，從而大大限制了在大分子催化反應(yīng)中的應(yīng)用。介孔分子篩具有比表面積高、吸附容量大、孔徑大等特點(diǎn)，在一定程度上解決了傳質(zhì)擴(kuò)散限制問(wèn)題，但其酸性較弱且水熱穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致其工業(yè)應(yīng)用受到了限制。為了解決上述問(wèn)題，研究人員開發(fā)了多級(jí)孔分子篩，該分子篩結(jié)合了介孔和微孔分子篩的優(yōu)點(diǎn)，在石油化工領(lǐng)域具有不可估量的應(yīng)用前景。
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