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X射线衍射在分子筛结构分析中的应用

分子筛又称泡沸石或沸石,是一种结晶型的铝硅酸盐,孔径为分子大小的数量级,它只允许直径比孔径小的分子进入,因此能将混合物中的分子按大小加以筛分,即具有“筛分”分子的作用,故称为分子筛。沸石分子筛分天然沸石和合成沸石两种。天然生长的沸石矿物叫八面沸石,人工合成的沸石则按照硅铝比(SiO2/Al2O3)的不同而有不同的类型,常见的有X型沸石、Y型沸石、A型沸石、丝光沸石和ZSM系沸石之分。习惯上,把SiO2/Al2O3(mol)比小于2的称为A型分子筛,硅铝比在2.2-3.0叫X分子筛,硅铝比SiO2/Al2O3在3-5的称为Y型分子筛,硅铝比SiO2/Al2O3在9-11的称为丝光沸石,硅铝比大于13的称为ZSM系分子筛。

 

 沸石分子筛作为一种特殊的晶状多孔性物质,在冶金、化工、电子、石油化工和天然气等工业中有广泛的用途,如沸石分子筛作为高效的吸附剂,广泛用于流体的干燥和净化;沸石分子筛作为催化剂或催化剂的载体,广泛应用于石油化工产品的催化裂解,自70年代初美国的Mobil公司合成了ZSM系列的沸石分子筛,ZSM系列的沸石分子筛作为催化剂使得加氢脱硫反应、催化裂解反应、择形脱蜡反应、芳构化反应、烷构化反应、甲醇制汽油反应和烯烃水合反应等产物产率高达90%以上。

晶胞参数、结晶度、硅铝比在表征催化剂结构中是不可缺少的基本参量,因此,准确测量分子筛的晶胞参数、结晶度、硅铝比对于设计制备工艺和评价催化剂性能是十分重要的。一般采用化学分析方法测定分子筛的结晶度和硅铝比,如吸附法,EDTA络合滴定法和氟硅酸钾容量法等。测定一批样品往往需要80h的,而用X射线衍射法测定只需20h左右,而且前者人为误差较大,后者重复性好、省时、简便。为人工合成分子筛提供了有效的理论依据,可以及时的监控分子筛生产过程,降低生产成本。

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