什么是分子篩?為什么分子篩可以作為固體酸催化劑?

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什么是分子篩

分子篩一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽(泡沸石)或沸石。其化學(xué)通式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，M′、M分別為一價(jià)、二價(jià)陽(yáng)離子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴，不同孔徑的分子篩把不同大小和形狀分子分開(kāi)。根據(jù)SiO2和Al2O3的分子比不同，得到不同孔徑的分子篩。其型號(hào)有：3A(鉀A型)、4A(鈉A型)、5A(鈣A型)、10Z(鈣Z型)、13Z(鈉Z型)、Y(鈉Y型)、鈉絲光沸石型等。它的吸附能力高、選擇性強(qiáng)、耐高溫。廣泛用于化工和石油化工，也是煤氣脫水的優(yōu)良吸附劑。在廢氣凈化上也日益受到重視。
為什么分子篩可以作為固體酸催化劑

這是因?yàn)?a href="http://www.apetbaby.com/tianliao/shai/list_168_1.html">分子篩催化劑具有優(yōu)異的酸催化活性，分子篩具有離子交換性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，可制成對(duì)許多反應(yīng)有高活性、高選擇性的催化劑，那么什么是固體酸催化劑呢?

　　一般而言，固體酸可理解為凡是可以使堿性指示劑改變顏色的固體，或是凡能使化學(xué)吸附堿性物質(zhì)的固體，按照布朗斯泰德和路易斯的定義，則固體酸是具有給出質(zhì)子或接受電子對(duì)能力的固體，而分子篩催化劑具有優(yōu)異的酸催化活性，它的酸性來(lái)源于交換態(tài)銨離子的分解、氫離子交換，或者是所包含的多價(jià)陽(yáng)離子在脫水時(shí)的水解。例如：

　　NH4M—→NH3+HM

　　H++NaM—→HM+Na+ Ce3+

　　M+H2OM—→CeOH2+M+HM

　　式中M表示分子篩。所產(chǎn)生的質(zhì)子酸中心的數(shù)量和酸強(qiáng)度對(duì)分子篩的酸催化活性具有重要意義。分子篩的兩個(gè)羥基脫水將形成路易斯酸中心,其結(jié)構(gòu)是一個(gè)三配位鋁原子和同時(shí)生成的一個(gè)帶正電荷的硅原子。有一種看法認(rèn)為路易斯酸產(chǎn)生于在陽(yáng)離子位置上所形成的六配位鋁原子。分子篩的以硅鋁比表示的組成對(duì)其酸度和酸強(qiáng)度有很大的影響，故分子篩可以作為固體酸催化劑。