近年來,世界合成分子篩的型號(hào)已有100多種,但應(yīng)用較廣、用量較多的仍是A、X、Y和MOR型等Zeolite,其它用量不大或在研究開發(fā)中。其中MOR型即為絲光沸石,亦稱發(fā)光沸石,分天然和合成兩類。1864年How首次命名天然絲光沸石。1948年,用碳酸鈉為礦化劑,使混合硅酸凝膠與鋁酸鈉水溶液在265~295℃下水熱晶化,首次人工合成出絲光沸石。絲光沸石一般是在富鋁條件下合成,硅鋁比低于10。傳統(tǒng)的低硅絲光沸石具有較高的酸度,是較好的固體酸催化材料。小分子可在其二維空間擴(kuò)散,較大分子只能在一維空間擴(kuò)散,然而由于位錯(cuò)等原因,其主要通道易于堵塞,堵塞后很快失去活性。因此,傳統(tǒng)的低硅絲光沸石不能完全滿足工業(yè)日益增長(zhǎng)的需求。絲光沸石是一種架狀硅鋁酸鹽,具有特殊結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)決定了絲光沸石具有優(yōu)良的選擇性、吸附性、選擇性離子交換、催化反應(yīng)性、耐酸耐堿性、高熱穩(wěn)定性和耐輻射性,對(duì)不同種類、不同大小分子、不同極性物質(zhì)具有分子篩功能。
絲光沸石分類和晶型結(jié)構(gòu)及形態(tài)
1、絲光沸石分類
絲光沸石按孔徑大小可分為大孔型(LPM)和小孔型(SPM),大孔型絲光沸石孔徑約為0.7nm,小孔型絲光沸石孔徑約為0.4nm。LPM型都是合成的,能吸附象苯等大分子,而SPM型有合成和天然兩種。按硅鋁比高低可分為高硅型和低硅型。高硅型絲光沸石具有很高的熱穩(wěn)定性(1000℃以上),是重要的催化材料,如用于烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng),其催化活性、選擇性和熱穩(wěn)定性在一定的程度上隨著硅鋁比增大而提高。絲光沸石經(jīng)改性、改型、活化后能得到氫型、鈉型、銨型、混合型等類型。
2、絲光沸石晶型結(jié)構(gòu)及形態(tài)
絲光沸石屬于正交晶系,空間群CmCm,單元晶胞大小為:a=1.8nm,b=2.0nm,c=0.75nm,其化學(xué)組成可表示為Na8[Al8Si40O96]·24H2O。其晶體結(jié)構(gòu)與A型、X型、Y型沸石不同,絲光沸石不僅含有四元環(huán)、六元環(huán)和八元環(huán),而且有大量的五元環(huán),每?jī)蓚€(gè)五元環(huán)通過共用兩個(gè)四面體成對(duì)地相互并聯(lián)]。這種成對(duì)的五元環(huán)再通過氧橋相互連接,在相連處便形成四元環(huán),形成的環(huán)進(jìn)一步相互連接,還可生成八元環(huán)和十二元環(huán)等。絲光沸石晶體呈針狀或纖維狀,集合體呈似棉狀、束狀、放射狀或放射纖維狀。
絲光沸石骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定主要原因是大量有利于能量穩(wěn)定的五元環(huán)的存在。小分子在孔道中的擴(kuò)散是二維的,而大分子在孔道中的擴(kuò)散則是一維的。可能發(fā)生沿C軸方向上的晶體缺陷或孔道中陽(yáng)離子和無定形物存在引起的擴(kuò)散阻塞。用H+交換Na+后絲光沸石的擴(kuò)散性能得到改善。