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新材料分子筛的制备和应用

发表时间:2021-06-21 浏览次数:2060

广义上的分子筛是指孔径大小与分子尺寸相当,具有分子筛分能力的一类多孔物质。狭义上的分子筛是指由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连形成的,具有分子尺寸有序孔道的硅酸盐或硅铝酸盐,即沸石分子筛。


分子筛的部分应用


1、氢气储存吸附

氢气储量大、易燃易爆、能量密度高,分子筛价格低廉且稳定性好,使用纳米多孔吸附剂作为氢气储存材料可以在温和的条件下更经济安全地储存氢气。


2、二氧化碳吸附

分子筛原粉对于二氧化碳具有一定的吸附捕获能力,CHA、FAU、LTA和MFI等拓扑结构的分子筛比表面积和孔道大小适中,稳定性较好,制备方法简单,成为二氧化碳吸附领域的研究热点。


3、二氧化硫吸附

商业分子筛原粉对于酸性二氧化硫分子的吸附容量很高,其本身就具有一定的二氧化硫脱除能力。X、Y与A型分子筛是研究最广泛的二氧化硫脱除材料,在高温和低二氧化硫浓度条件下也可高效脱硫。


4、氮氧化物吸附

商业分子筛原粉对氧化亚氮有较高的吸附量,在吸附剂上选择性地吸附氧化亚氮,解吸过程中产生的浓缩氧化亚氮可作为选择性氧化剂应用于下游化学品生产过程,既可减少氧化亚氮的排放,又可实现循环利用。


5、吸附挥发性有机物

分子筛吸附方式主要有物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是分子筛通过范德华力等分子间的相互作用力将挥发性有机物吸附到表面。化学吸附是分子筛通过化学键的作用将挥发性有机物固定在表面。


沸石分子筛的合成方法


1、微波合成法

微波合成法可瞬间获得高能,晶化周期短。但微波是高能物质,辐射对人体有害,且对设备有特定要求,一定程度上阻碍了其工业化应用。


2、水热合成法

水热合成法是让密闭反应釜中的水在晶化过程中处于超临界状态,使得硅铝酸盐溶解、重排和自聚,在不同的条件下形成多种结构类型的沸石分子筛。该方法产物纯度高、分散好、形貌易控制,但需要耐高温高压的设备和大量水溶剂。


3、溶剂热合成法

溶剂热合成法开辟了合成沸石分子筛的新途径,得到了水热条件下无法得到的新结构。但该方法需要大量的有机溶剂,合成成本高,晶化周期比水热条件更长,不利于工业生产。


4、无溶剂合成法

无溶剂合成法只需将原始的固体材料进行简单研磨、均匀混合和加热即可晶化得到沸石分子筛。

分子筛吸附剂是通过物理吸附来“筛分”空气中的氮气、二氧化碳等成分,从而达到提纯目标气体的目的。由于分子筛具有耐高温、选择性强、吸附能力高等优势,已被广泛应用于煤化工、石油化工、环境治理、空气分离与净化等多个领域。