分子篩，它是具有均一微孔結(jié)構(gòu)而能將不同大小分子分離或選擇性反應(yīng)的固體吸附劑或催化劑。是一種結(jié)晶型的硅鋁酸鹽，有天然和合成兩種，其組成SiO2與Al2O3之比不同,商品有不同的型號(hào).在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)及其他部門，分子篩廣泛應(yīng)用于氣體和液體的干燥、脫水、凈化、分離、回收及催化裂化等石油加工過(guò)程的反應(yīng)。
分子篩催化劑，又稱沸石分子篩催化劑，系指以分子篩為催化劑活性組分或主要活性組分之一的催化劑。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。廣泛應(yīng)用在石油化工中作為催化裂化、裂解、選擇性重整等反應(yīng)。
正是由于人們認(rèn)識(shí)到分子篩催化劑在催化界的重要地位，廣闊的利用領(lǐng)域和發(fā)展前景，人們積極地投身到分子篩催化劑的研制事業(yè)。經(jīng)過(guò)他們的努力，出現(xiàn)了一些新的分子篩催化劑。一下是其中的幾種：
一、納米分子篩催化劑
目前,已用小晶粒分子篩作為催化劑的反應(yīng)有:加氫裂化、流化催化裂化( FCC) 、苯的烷基化、烯烴的齊聚反應(yīng)、甲醇制汽油(MTG) 、甲胺的合成等。綜觀這些反應(yīng)結(jié)果, 小晶粒分子篩用于催化反應(yīng)有以下幾個(gè)特點(diǎn): (1) 反應(yīng)活性高。超細(xì)分子篩的比表面積比普通的分子篩大, 表面原子數(shù)目增多,其周圍缺少相鄰的原子, 有很多未飽和鍵, 易于吸附其它原子或分子,因而表現(xiàn)出較高的催化活性。如在加氫裂化過(guò)程中[3]。(2) 對(duì)產(chǎn)物特有的選擇性。在FCC 過(guò)程中,采用超細(xì)的Y型分子篩為催化劑,產(chǎn)物中汽油和柴油的含量高,而C1 、C2 烴類的含量較低。若采用小晶粒的β分子篩為催化劑,則產(chǎn)物中汽油和低碳烴類的含量比超穩(wěn)Y型(USY) 分子篩高, 但柴油含量相對(duì)較低,而低碳烴類中丙烯、丁烯及異丁烷的含量較高。(3) 抗積炭能力強(qiáng)。超細(xì)分子篩作為催化劑的優(yōu)良特性之一就是抗積炭能力強(qiáng),并由此而使催化劑的壽命延長(zhǎng)。有研究表明,乙烯在HZSM25 分子篩上的齊聚反應(yīng)中,晶粒越小,容炭能力越強(qiáng),使用壽命也越長(zhǎng)。(4) 能提高負(fù)載金屬組分的分散性和負(fù)載量。超細(xì)分子篩由于具有較大的外表面積、更多的孔口,金屬組分更易進(jìn)入分子篩的孔道,提高其分散性和有效含量,從而增加了催化劑的活性,維持更長(zhǎng)的使用壽命。
二、介孔固體超強(qiáng)酸催化劑
以廉價(jià)的累托土為原料,采用硅鋯雙組分交聯(lián)并引入SO2－4 進(jìn)行改性,在500 ℃焙燒后可制得介孔固體超強(qiáng)酸催化劑(SO2 -4 / SiZrR) ,用于催化分子較大的水楊酸與正丁醇的酯化反應(yīng),催化性能明顯優(yōu)于芳基磺酸和目前生產(chǎn)上使用的濃硫酸等催化劑,能使水楊酸轉(zhuǎn)化率高達(dá)86.85 % ,酯化選擇性高達(dá)99.5 %. SO2 -4 / SiZrR 的超強(qiáng)酸中心為L(zhǎng) 酸中心,是主要的催化活性中心. 采用硅鋯雙組分交聯(lián)劑,有利于增大SO2 -4 / SiZrR 的孔徑并提高熱穩(wěn)定性[5].
三、分子篩光催化劑
開(kāi)發(fā)具有廣泛用途包括光催化合成和選擇性氧化有機(jī)物的新型光催化劑是光催化研究領(lǐng)域所面臨的重要挑戰(zhàn)之一. 傳統(tǒng)分子篩一般由Si 、Al 通過(guò)氧鍵連接成的聚多陰離子骨架和維持電中性的陽(yáng)離子組成,因此具有高的化學(xué)穩(wěn)定性,而且可透過(guò)大部分的可見(jiàn)及紫外光。豐富規(guī)整的微孔和籠結(jié)構(gòu)又使它擁有大比表面,這就具備了光催化劑載體的基本條件分子篩因?yàn)槠涮厥獾慕Y(jié)構(gòu)和性能,有助于提高光催化效率,因而近越來(lái)越受到重視。
