关于沸石分子筛

由天下分享时间：2024/8/29 6:14:53 加入收藏我要投稿点赞

沸石是呈架状结构的多孔含水铝硅酸盐的晶体的总称，通用的化学式： (Na，K)x(Mg，Ca，Sr，Ba)y[Alx +2ySin-(x +2y)].mH2O

X：碱金属离子个数； Y：碱士金属离子个数； n：铝硅离子个数之和； m：水分子的个数。

从电价配位情况看：一价、二价阳离子的电价数之和等于铝离子的个数。沸石水不参与电价平衡。

1 沸石的分类

1.1 天然沸石与合成沸石

天然沸石能形成规模较大的工业矿床有：斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石等五种。而我国真正被利用的主要是斜发沸石和丝光沸石。

合成沸石现在应用的沸石多为人工合成，如标注为x 型、Y 型、A 型的，都是人工合成的即，使可以有天然存在。合成的沸石规整？且稳定？，还可以有杂原子骨架沸石。

硅氧四面体可以直接相连。硅氧四面体中的硅，可被铝原子置换而构成铝氧四面

体。但铝原子是三价的，所以在铝氧四面体中，有一个氧原子的电价没有得到中和，而产生电荷不平衡，使整个铝氧四面体带负电。为了保持中性，必须有带正电的离子来抵消，一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿，如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子。

后发现磷铝酸盐类分子筛，并且分子筛的骨架元素（硅或铝或磷）也可以由B、

Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，因此分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛

1.2 沸石的晶体结构

SiO2和Al2O3两种成份占沸石矿物总量的80％。但不同的铝硅比值却构成不同的沸石矿物种类。H2O也是沸石的主要成份之一，含量在10％左右，但水不参与沸石的骨架构成，仅吸附在沸石晶体的微孔中。

各种沸石之问的主要差别在于它们之间的骨架结构不同。所谓“骨架”，是指由氧、硅、铝三种原子构成的三维空间结构，不包括碱、碱土金属和水。沸石骨架结构中的基本单元是由四个氧原子和一个硅(铝)原子堆砌而成的硅(铝)氧四面体。硅氧四面体和铝氧四面体再逐级组成单元环、双元环、笼(结晶多面体)构成三维空间的架状构造沸石晶体。

作为次级单位的各种环联合起来即形成各种沸石的空洞和孔道(或称孔穴和通道)。各种沸石都有自己特定的形状和大小的空洞和孔道能吸附和截留不同形状和大小的分子。

1--a笼（以β笼为质点的立方格子）,2--八面体笼,3—立方体笼,4—β笼（人工合成4A、X、Y沸石的基本单元，削角八面体）, ?

5—六方柱笼,6—r笼,7—八角柱笼

相邻的2个四面体通过氧原

子(氧桥)的作用形成多元环，多元环再通过“氧桥” 作用联结成二维结构的多面体空腔，称为“笼”，由8 个六元环和6个四元环构成的笼叫β笼，8个β笼用四元环连接，围起来的空间叫α笼。α笼主窗口的有效孔径为0.4 nm，即4A，所以称其为4A沸石。

晶体所属晶系随矿物种的不同而异，以单斜晶系和正交晶系（斜方晶系）的占多数。

方沸石、菱沸石常呈等轴状晶形，片沸石、辉沸石呈板状，毛沸石、丝光沸石呈针状或纤维状，钙十字沸石和辉沸石双晶常见。

方钠型，如A型:钾A(3A),钠A(4A),钙A(5A)；

八面型，如X型:钙X(10X),钠X(13X)和Y型：钠Y,钙Y；丝光型，（-M型）：高硅型沸石，如ZSM-5等。

3A分子筛

2/3K2O?1/3Na2O?Al2O3?2SiO2?9/2H2O 硅铝比：SiO2/Al2O3≈2 4A分子筛

Na2O?Al2O3?2SiO2?9/2H2O 硅铝比：SiO2/Al2O3≈2 5A分子筛