分子筛膜的结构

沸石分子筛的广泛应用，在于它具有优异的性能。为了深刻了解这些性能，就必须弄清分子筛的结构，而深入研究分子筛的结构与性能，反过来又将进一步促进它的应用和发展。 分子筛是一种晶体硅铝酸盐，因而，可以应用x-射线衍射进行结构分析。通常合成分子筛是104以下的粉末，在使用粉末衍射法进行测试时，对于对称性较差的沸石类型，指标化及搜集强度的工作都十分困难，因此，到目前为止，仅确定了四十多种沸石的结构，还有一半左右尚未测定出来。

倘若能够得到较大的佛石单晶，采用x-射线衍射的单晶转动法更为有效。较大的A型分子筛单晶可由种子晶体的再结晶得到。用x-射线衍射的单晶转动法，不仅可在指标化之前，引出晶胞参数，确定骨架结构，而且还可以推定出非骨架原子（或离子）和分子和位置。每一种分子筛都有特征的x-射线粉末衍射图样，因此由衍射图样的比较，可以确定沸石的类型。非晶态度的凝胶不产生衍射，故x-射线分析也可以用来观察分子筛结晶的情况，混和物的衍射图样，由各组分的粉末线迭合而成，并且衍射强度随含量而变化。所以x-射线行射也用以确定分子筛的纯度。

现在又有一种新的红外光谱法测定分子筛的结构。通过测定已知结构分子筛的红外光谱，找出普带的特征频率与骨架结构基团间的关系，进而测定未知结构的光谱，推导出骨架结构。 一般采用频率1300-200厘米，的红外线。因为这一范围包含着（Si，Al）0，四面体的基本振动，反映出骨架结构的特征。目前，红外光谱已用于测定沸石骨架的结构类型，结构基团、骨架的硅铝组成，热分解过程中结构的变化和脱水、脱羟基过程中阳离子的迁移等。

在分子筛的应用中，表面性质十分重要。借助红外光谱，我们可以更透彻地了解沸石的表面性质以及在各种处理中的变化，如根据吸附分子引起的光谱变化，就可知道沸石表面与吸附分子相互作用，吸附分子的位置以及催化活性和表面性质的关系等。由于红外光谱的高度灵敏性，沸石结构的微小变化都在光谱中得到反映 其他的物理测试技术如紫外光谱等也可以帮助确定分子筛的结构，但目前主要采用的是x- 射线衍射和红外光谱法。

沸石A、沸石x、沸石Y和丝光沸石应用最广，对它们的结构和性能的研究也最为深刻。

第一节分子筛结构概述 分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐晶体，晶体内的阳离子和水分子在骨架中有很大的移动自由度，可进行阳离子交换和可逆地脱水。 分子筛的化学组成可用以下实验式表示：M₂/n0.Al₂0₃.xSiO₂ yH₂O M是金属离子n是M的价数x是Si0₂的分子数，也是SiO₂/Al₂0₃；克分子比.y是水分子数. 上式可以改写成Mpinl（AIO₂），_p()_ql yH₂O P是AI0分子数q是SiO₂分子数.M.n.y同上由上式可以看出：每个铝原子和硅原子平均加起来都有二个氧原子·若金属原子M的化合价n=1，则M的原子数等于铝原子数，若n=2，则M的原子数等于铝原子数的一半。各

种分子筛的区别，首先是化学组成的不同，如经验式中的M可为Na、K，Li、Ca，Mg等金属离子，也可以是有机胺或复合离子。 化学组成的一个重要区别是硅铝克分子比的不同。例如，沸石A、沸石x、沸石Y和丝光沸石的硅铝比分别为1.5-2，2.1-3.0、3.1-6.0和9-11。 当式中的x数值不同时，分子筛的抗酸性、热稳定性以及催化活性等都不同，一般 的数值越大，而酸性和热稳定性越高。各种分子筛最根本的区别是晶体结构的不同，因而，不同的分子筛具有不同的性质。