關于沸石
/ ABOUT ZEOLITE
首頁 > 關于沸石 > 沸石特性

沸石催化性

發布時間:2016-10-02    瀏覽次數:1634

沸石的催化性

沸石不僅具有良好的吸附性能,而且具有良好的催化性能,是有效的催化劑和催化劑載體。1960年發現合成沸石催化性能后,沸石的應用很快擴大到石油化工領域。沸石催化的許多反應屬于正碳離子型——經過正碳離子中間體發生反應,這包括石油精制過程中的一些反應,如催化裂化、加氫裂化、催化重整、異構化及烷基化等。

而對于一些自由基型反應、氧化還原反應也有相當的催化活性。
對于沸石催化作用的廣泛研究表明:沸石催化作用的顯著特點是對于許多反應都有催化活性,就像生物化學中酶的催化作用一樣,但比酶催化的操作溫度和pH值范圍寬廣天然沸石一般不直接用作催化劑,需要用離子交換法將其改為H型沸石后才能應用。
利用天然沸石做載體,在上負載具有催化性能的金屬(周期表中族金屬,稀土元素,鉍,銻,銀,銅等),可以顯示更好的催化活性。
沸石之所以能做催化劑或催化載體,主要和沸石結構中的酸性位置、孔穴大小以及陽離子交換性能有關。
沸石中硅被鋁置換,也就是電性中和的[SiO4]四面體被負一價的AlO4四面體取代,而使格架中的部分氧出現負電荷。為了中和這些負電荷,就有陽離子加入,這樣便產生了局部的高電場和格架上的酸性位置;同時沸石結構中的許多互相連通的孔穴和孔道,給反應分子自由地在孔穴中擴散創制了有利的條件;
格架中的Si,Al,O和格架外的金屬離子一起組成催化活性中心,由于這些金屬陽離子處在高度分散狀態,因而活性和抗毒性比一般的金屬催化劑高,于是沸石就成為很好的催化劑。因為沸石催化的活性位置一般都在晶體的內部,反應物分子必須能擴散到沸石晶體內部才能發生反應,而反應生成物也必須能通過孔道擴散出來,這樣催化反應才能繼續進行,所以沸石的孔徑大小和孔道的連接方式直接影響其催化性能。孔徑過小,大的分子不能通過,不能進行反應。一維孔道容易堵塞,而三維孔道才有利于反應物的進出。如A型分子篩的孔徑約為4.2A,比大多數烴類的分子直徑小因此對烴類的反應基本沒有什么催化活性,故在催化方面很少應用A型分子篩。

Ⅹ型和Y型分子篩的主要孔道為十二元環,直徑為9A左右,可以使各種有機分子順利的擴散,而且它們的孔穴是三維交叉的籠形孔道,4個孔口即使堵塞了2個,反應物或生成物分子仍可以自由的出入,所以Ⅹ型和Y型分子篩在工業上廣泛用作催化劑。
另外,許多具有催化活性的金屬離子,可以通過離子交換進入沸石孔穴中,隨后還原為元素狀態或轉變成具有催化活性的化合物。由于處在極高的分散狀態,不僅提高了金屬的利用效率,而且增強了抗中毒效應,從而改善了沸石的催化性能如活性金屬Cu、Ni、Ag等用硫酸鹽、硝酸鹽和鹽酸鹽溶液交換,鉑族貴金屬用胺絡合鹽交換后,這些與沸石分子篩緊密結合的金屬陽離子就成為活潑的元素狀態,
供催化應用。同時交換后的沸石格架結構非常穩定,這種穩定的結構不僅使沸石成為有效的催化劑,而且還是理想的催化載體。

一级做,爱片