什么是分子篩，分子篩的結(jié)構(gòu)和組成是什么，基本性質(zhì)是什么？

分子篩定義及基本性質(zhì)

分子篩是一類(lèi)具有均勻孔徑的不溶性的硅鋁酸鹽。傳統(tǒng)的分子篩是沸石型、具有微孔結(jié)構(gòu)(孔徑<2nm)的硅鋁酸鹽，但隨著分子篩科學(xué)的發(fā)展，出了磷鋁酸鹽、磷硅鋁酸鹽等新型分子篩與多孔化合物。至2003年，具有獨(dú)特骨架結(jié)構(gòu)的分子篩已達(dá)145種，而組成微孔的骨架元素已超過(guò)30種。

分子篩具有與一般物質(zhì)分子大小數(shù)量級(jí)相當(dāng)?shù)木鶆蛭⒖?，空曠的骨架結(jié)構(gòu)，孔體積占總體積的30%~50%,大的比表面積(300~1000m2/g)和小的外表面(約為總表面積的1%)及高熱穩(wěn)定性。

人工合成分子篩后為白色晶體粉末，用天然礦物作原料或在合成過(guò)程中混入雜質(zhì)時(shí)，產(chǎn)品有時(shí)略帶顏色，其粒度范圍為1~10μm，平均顆粒大小為1~5μm，不溶于水及有機(jī)溶劑，一般溶于強(qiáng)酸。為了適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的需要，一般分子篩原粉用粘土等黏合劑黏結(jié)，制成一定的形狀，常見(jiàn)的有：顆粒狀、條狀、塊狀、蜂窩狀等。分子篩的基本性質(zhì)主要體現(xiàn)在：離子交換性、吸附性能及其催化性能

各種分子篩的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

1、分子篩的化學(xué)組成。由硅鋁酸鹽組成的多孔分子篩材料，一般稱(chēng)為分子篩，其化學(xué)組成為：

Mr/n[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O

式中，M是金屬陽(yáng)離子;n是它的價(jià)數(shù)(分子篩不同，M表示的金屬陽(yáng)離子也不同，經(jīng)驗(yàn)中的M可以是Na、K、Ca、Mg等金屬，也可以是有機(jī)胺或復(fù)合離子),當(dāng)金屬離子的化合價(jià)n=1時(shí)，M的原子數(shù)等于Al的原子數(shù)，若n=2，M的原子數(shù)為Al原子數(shù)的一半;x是AlO2的分子數(shù)，當(dāng)式中x數(shù)值不同時(shí)，分子篩的抗酸性、熱穩(wěn)定性以及催化活性都不同，一般x值越大，耐酸性和熱穩(wěn)定性越高;y是SiO2分子數(shù);z是水分子數(shù)。

因?yàn)锳lO2帶負(fù)電荷，金屬陽(yáng)離子的存大可使分子篩保持電中性。

通常，沸石分子篩的分類(lèi)主要是依據(jù)其化學(xué)組成中硅鋁比x:y的不同。例如沸石A、沸石X、沸石Y和絲光沸石的硅鋁比分別為1.5~2、2.1~3.0、3.1~6.0和9~11。

2、磷酸鋁分子篩與微孔磷酸鹽組成。1892年，作為分子篩家族的新成員——磷酸鹽分子篩AlPO4-n(n為編號(hào))問(wèn)世了。磷酸鹽分子篩不僅包括具有大孔、中孔與小孔的AlPO4-n分子篩，而且可以將13種元素Li、Be、B、Mg、Si、Ga、Ge、Ti、Mn、Fe、Co、Zn，包括主族金屬與過(guò)渡金屬以及非金屬引入微孔骨架，生成具有24種開(kāi)放骨架結(jié)構(gòu)類(lèi)型的六大類(lèi)微孔化合物：AlPO4-n、SAPO-n、MeAPO-n、MeASO-n、ElAPO-n與ElAPSO-n。其中后面的四類(lèi)還可生成多個(gè)元素的衍生物，因此這個(gè)家族的微孔化合物成員總數(shù)已達(dá)200種以上。

1988年，人們又成功合成出第一個(gè)具有十八元環(huán)圓形孔口(12.7A×12.7A)的磷酸鋁——VPI-5。之后又陸續(xù)合成出JDF-20、ULM-4等具有超大微孔結(jié)構(gòu)的分子篩。