近年來,世界合成分子篩的型號已有100多種,但應用較廣、用量較多的仍是A、X、Y和MOR型等沸石,其它用量不大或在研究開發(fā)中。其中MOR型即為絲光沸石,亦稱發(fā)光沸石,分天然和合成兩類。1864年How首次命名天然絲光沸石。1948年,用碳酸鈉為礦化劑,使混合硅酸凝膠與鋁酸鈉水溶液在265~295℃下水熱晶化,首次人工合成出絲光沸石。絲光沸石一般是在富鋁條件下合成,硅鋁比低于10。傳統(tǒng)的低硅絲光沸石具有較高的酸度,是較好的固體酸催化材料。小分子可在其二維空間擴散,較大分子只能在一維空間擴散,然而由于位錯等原因,其主要通道易于堵塞,堵塞后很快失去活性。因此,傳統(tǒng)的低硅絲光沸石不能完全滿足工業(yè)日益增長的需求。絲光沸石是一種架狀硅鋁酸鹽,具有特殊結構。其結構決定了絲光沸石具有優(yōu)良的選擇性、吸附性、選擇性離子交換、催化反應性、耐酸耐堿性、高熱穩(wěn)定性和耐輻射性,對不同種類、不同大小分子、不同極性物質(zhì)具有分子篩功能。
絲光沸石分類和晶型結構及形態(tài)
1、絲光沸石分類
絲光沸石按孔徑大小可分為大孔型(LPM)和小孔型(SPM),大孔型絲光沸石孔徑約為0.7nm,小孔型絲光沸石孔徑約為0.4nm。LPM型都是合成的,能吸附象苯等大分子,而SPM型有合成和天然兩種。按硅鋁比高低可分為高硅型和低硅型。高硅型絲光沸石具有很高的熱穩(wěn)定性(1000℃以上),是重要的催化材料,如用于烷基轉移反應,其催化活性、選擇性和熱穩(wěn)定性在一定的程度上隨著硅鋁比增大而提高。絲光沸石經(jīng)改性、改型、活化后能得到氫型、鈉型、銨型、混合型等類型。
2、絲光沸石晶型結構及形態(tài)
絲光沸石屬于正交晶系,空間群CmCm,單元晶胞大小為:a=1.8nm,b=2.0nm,c=0.75nm,其化學組成可表示為Na8[Al8Si40O96]·24H2O。其晶體結構與A型、X型、Y型沸石不同,絲光沸石不僅含有四元環(huán)、六元環(huán)和八元環(huán),而且有大量的五元環(huán),每兩個五元環(huán)通過共用兩個四面體成對地相互并聯(lián)]。這種成對的五元環(huán)再通過氧橋相互連接,在相連處便形成四元環(huán),形成的環(huán)進一步相互連接,還可生成八元環(huán)和十二元環(huán)等。絲光沸石晶體呈針狀或纖維狀,集合體呈似棉狀、束狀、放射狀或放射纖維狀。
絲光沸石骨架結構穩(wěn)定主要原因是大量有利于能量穩(wěn)定的五元環(huán)的存在。小分子在孔道中的擴散是二維的,而大分子在孔道中的擴散則是一維的。可能發(fā)生沿C軸方向上的晶體缺陷或孔道中陽離子和無定形物存在引起的擴散阻塞。用H+交換Na+后絲光沸石的擴散性能得到改善。