분자 체의 구조와 특성
분자 체 (1) 입자 크기 및 형상의 조절 대부분의 제올라이트 분자체의 기공 크기는 1 nm 미만이다. 작은 분자 유기물이 제올라이트 기공에서 반응할 때, 확산은 어느 정도 제한될 것이고, 이는 기공 이용률 및 촉매 성능에 영향을 미칠 것이다. 결정립 크기를 줄이고 그레인의 형상을 변화시키는 것은 기공 채널의 분자 확산 성능 및 이용률을 향상시키는 수단이다. 작은 입자 또는 나노 분자 체의 확산 경로는 큰 입자 분자 체보다 짧고, 기공 채널의 이용률이 크게 향상되고 촉매 활성도 감소 될 것입니다. 개선이 있습니다. (2) 다단계 기공 화합물 지금까지 보고된 대부분의 메조세공 물질은 열적 안정성 저하, 특정 강도의 표면 산 중심 부족, 산 센터의 쉬운 손실 등의 단점을 가지고 있다. 주된 이유는 위의 재료가 메조 다공성 채널을 주문했지만 골격은 비정질 구조이기 때문입니다. 제올라이트 분자 체는 우수한 구조적 안정성과 강산 중심을 가지고 있지만, 촉매 활성과 선택성에 영향을 미치는 분자 확산에는 한계가 있습니다. 미세다공성 및 메조다공성 또는 거대다공성 계층적 다공성 복합체는 둘 다의 장점을 결합하고 실제 적용에서 이들의 장점을 발휘할 것으로 기대된다. 계층적 공극 제올라이트 분자체는 일부 더 큰 분자 촉매 반응 및 액상 촉매 반응에 사용될 것으로 예상된다. (3) 공결정 분자체 공결정 분자체의 촉매 특성은 실제로 기공과 산도의 미세 조정이며, 이는 촉매의 성능을 향상시키는 수단입니다. 결정질 분자체의 촉매 성능이 크게 향상되었습니다. 예를 들어, ZSM-5/ZSM-11 (MFI/MEL) 공결정 분자체가 MTG 반응에 사용될 때, 가솔린 성분은 넓은 범위에서 조정될 수 있다. (4) 분자체의 표면 개질 및 수열 안정성의 개선 열적 안정성 및 수열 안정성은 조사해야 할 분자체 촉매의 중요한 특성 중 하나입니다. 많은 산업 촉매 반응은 촉매의 높은 열 안정성, 특히 수열 안정성을 필요로합니다. 그들은 종종 촉매의 수명과 반응 과정의 선택을 결정합니다. 열쇠. CTE의 촉매 크래킹 반응을 예로 들자면, 반응은 스팀 조건 하에서 수행되기 때문에, 촉매의 수열 안정성을 향상시키는 것이 CTE 촉매의 개발의 핵심이다. 결과는 수증기 하에서 촉매 물질의 활성 중심의 안정성이 다공성 물질의 촉매 활성 중심을 인 산화물 화합물로 조립 및 변형시키고 골격 헤테로원자를 도입함으로써 향상될 수 있음을 보여준다.
분자 체의 촉매 특성
(1) 촉매 반응을위한 활동 요구 사항 : 큰 비표면적, 균일 한 기공 분포, 조정 가능한 기공 크기, 반응물 및 제품에 대한 좋은 모양 선택; 안정되어 있는 구조, 높은 기계적인 힘, 고열 저항 (400 ~ 600 °C), 좋은 열 안정성, 활성화 및 재생 후에 재사용; 장비에 부식성이 없으며 반응 생성물과 분리하기 쉽기 때문에 기본적으로 생산 공정에서 "세 가지 폐기물"이 생성되지 않으며 폐촉매는 취급하기 쉽고 환경을 오염시키지 않습니다. 예를 들어, 형상-선택적 촉매작용의 연구 시스템은 탄화수소의 거의 모든 전환 및 합성뿐만 아니라 알콜 및 기타 질소, 산소, 황-함유 유기 화합물 및 바이오매스의 촉매 전환을 포함하며, 이는 기초 연구, 응용 연구 및 산업이다. 개발은 광대 한 분야를 열었습니다. 일부 전이 금속 함유 제올라이트 분자 체는 전통적인 산 - 염기 촉매 시스템뿐만 아니라 산화 환원 촉매 공정에도 사용됩니다. (2) 제올라이트 분자 체의 효율적인 촉매 작용 산업 촉매에 사용되는 제올라이트 분자 체의 경우 고성능이 기본 요구 사항 및 목표입니다. 촉매 물질의 활성 센터의 유형과 수 및 미세 기공의 확산 성능은 촉매 활성에 영향을 미치는 고유 한 요소입니다. 촉매 선택성은 미세기공 채널의 형태 선택성, 부반응의 발생, 및 각 반응 분자의 확산 속도와 밀접한 관련이 있다. 수명은 항상 촉매 물질의 성능을 측정하는 중요한 지표였습니다. 과정의 영원한 주제. 촉매 활성이 요건을 충족한다는 전제하에, 비활성화된 촉매가 재생되기 쉽고 구조가 회복될 수 있다면, 즉, 반복적으로 재생될 수 있고, 이어서 적절한 반응 공정으로 촉매의 수명을 연장시키는 목적이 달성될 수 있다. 따라서 고성능은 제올라이트 분자체 재료에 대한 더 높은 요구 사항을 제시 할뿐만 아니라 촉매 물질, 반응 공정 및 반응 엔지니어링 시스템의 다중 스케일 조합 및 조정이 필요하며 마침내 촉매가 산업 응용 분야에서 고성능을 달성 할 수있게합니다.
분자 체 촉매 | 분자체 촉매의 분류
분자체 촉매 분자체는 기공의 크기에 따라 구분되며, 각각 미세다공성, 메조다공성 및 거대다공성 분자체라고 하는 2nm, 2-50nm 및 50nm보다 큰 분자체가 있습니다. 분 자체는 기공 크기에 따라 미세 다공성, 메조 다공성 및 거대 다공성 분 자체의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 미세 다공성 분 자체는 강한 산도, 높은 열수 안정성 및 특수한 "형상 선택적 촉매"성능의 장점을 가지고 있지만 좁은 기공 크기 및 큰 확산 저항과 같은 단점이있어 고분자 촉매 반응에서의 적용을 크게 제한합니다. 메조 다공성 분 자체는 높은 비 표면적, 큰 흡착 용량 및 큰 기공 크기의 특성을 가지고있어 물질 전달 및 확산 문제를 어느 정도 해결할 수 있습니다. 그러나 약한 산도와 열악한 열수 안정성은 산업 응용 분야를 제한합니다. 위의 문제를 해결하기 위해 연구자들은 메조 다공성 및 미세 다공성 분 자체의 장점을 결합하고 석유 화학 분야에서 헤아릴 수없는 응용 전망을 가진 계층 적 다공성 분 자체를 개발했습니다.
어떤 분자 체?
종종 제올라이트 또는 제올라이트 분자 체라고 불리는 분자 체는 고전적으로 "많은 큰 이온과 물에 의해 점유 될 수있는 기공 (채널) 프레임 워크 구조를 가진 알루미노 실리케이트"로 정의됩니다. 전통적인 정의에 따르면, 분자 체는 서로 다른 크기의 분자를 분리하거나 선택적으로 반응 할 수있는 균일 한 구조를 가진 고체 흡착제 또는 촉매입니다. 좁은 의미에서, 분자 체는 결정질 실리케이트 또는 알루미노 실리케이트이며, 이는 산소 다리를 통해 실리콘 - 산소 사면체 또는 알루미늄 - 산소 사면체에 의해 연결되어 채널과 공극의 시스템을 형성하므로 분자를 체질하는 특성을 가지고 있습니다. 기본적으로 A, X, Y, M 및 ZSM의 여러 유형으로 나눌 수 있으며 연구자들은 종종 그것을 고체 산 범주에 기인합니다.
제올라이트와 분자체의 차이점은 무엇입니까?
제올라이트, 분 자체, 제올라이트 분 자체,이 단어는 혼동하기 쉽습니다, 오늘 우리는 그들 사이의 차이점에 대해 이야기 할 것입니다 : 제올라이트는 분 자체의 한 유형입니다. 제올라이트는 분 자체 중에서 가장 대표적이기 때문에 "제올라이트"와 "분 자체"라는 용어는 초보자가 쉽게 혼동합니다. 분 자체는 결정질 규산염 또는 알루미 노 실리케이트이며, 실리콘 - 산소 사면체 또는 알루미늄 - 산소 사면체로 연결되어 산소 다리로 연결되어 분자 크기 (보통 0.3 nm에서 2.0 nm) 채널 및 캐비티 시스템을 형성하여 체질 분자의 특성을 갖습니다. 분 자체는 금속 광택이있는 분말 결정이며 경도는 3-5이며 상대 밀도는 2-2.8입니다. 천연 제올라이트는 색상이 있지만 합성 제올라이트는 흰색이며 물에 녹지 않으며 SiO2 / Al2O3 조성비가 증가함에 따라 열 안정성 및 내산성이 증가합니다. 둘의 주요 차이점은 사용에 있습니다. 제올라이트는 일반적으로 자연적이며 기공 크기가 다릅니다. 충치가있는 한 범핑을 방지 할 수 있습니다. 분자체의 기능은 분자 스크리닝, 촉매 만들기 및 서방성 촉매와 같이 훨씬 더 발전되어 있습니다. 등, 조리개에 대한 특정 요구 사항이 있으며 종종 인위적으로 합성됩니다. 오늘의 설명에서 제올라이트와 분 자체의 관계에 대해 더 깊이 이해하고 있는지 모르겠습니다.
천연 실리카 알루미나 점토로부터 제올라이트 분자체의 제조 방법 및 특성
제올라이트 분 자체는 가스 흡착 분리, 산업 촉매, 중금속 이온 오염 제어 및 기타 분야에서 널리 사용되는 규칙적인 기공 구조를 가진 알루미 노 실리케이트 결정의 일종입니다. 전통적인 제올라이트 분자체의 열수 합성은 종종 실리콘과 알루미늄을 함유 한 화학 제품과 유기 템플릿을 원료로 사용하는데, 이는 값 비쌀뿐만 아니라 환경을 오염시킵니다. 최근 몇 년 동안 "녹색 화학 산업"개념의 대중화와 함께 카올린, 몬모릴로나이트, 렉토라이트 및 일라이트와 같은 천연 실리카-알루미나 점토는 풍부한 매장량과 저렴한 가격의 장점을 가지고 있습니다. 그것은 큰 잠재력을 보여 왔으며 합성 방법에는 주로 종자 방법, 증기 보조 고체상 방법 및 무용제 방법이 포함됩니다. 1. 종자 방법 Holmes et al. 천연 카올린을 실리콘 소스로, 상업용 분 자체를 종자 결정으로 사용하는 고순도 ZSM-5 분 자체의 생산을보고했기 때문에 종자 결정 방법은 합성 유도 기간을 크게 단축하고 이종 결정의 형성 및 조절을 억제 할 수 있습니다. 입자 크기와 같은 우수한 효과뿐만 아니라 녹색 합성 공정의 특성, 간단하고 편리한 작동, 합성을위한 유기 템플릿 제제가 없으며 생산 비용을 크게 절감하여 이제 제올라이트 분 자체의 녹색 합성을위한 대표적인 경로 중 하나가되었습니다. 종자 결정에 의해 점토 기반 제올라이트 분 자체를 합성하는 메커니즘은 액상 합성 메커니즘, 즉 제올라이트 종자가 결정화 초기 단계에서 부분적으로 용해되어 제올라이트 분 자체의 1 차 단위 구조를 갖는 작은 조각을 형성하는 경향이 있습니다. 동시에, 그들은 천연 실리카 - 알루미나 점토에 의해 활성화됩니다 생성 된 활성 실리카 - 알루미나 종은 용해 - 중축 합되어 알루미 노 실리케이트 겔을 형성하여 점차적으로 종자 결정 조각을 감싸고 종자 결정의 구조적 안내하에 결정화되어 종자 결정을 코어로하는 쉘 구조를 형성합니다. 결정화 시간의 연장과 함께, 비정질 알루미 네이트 겔은 점차적으로 축합 중합을 통해 쉘에서 코어로 증착되는 1 차 분 자체 구조 단위를 생성하고, 마지막으로 점토 해중합에 의해 형성된 활성 지오 미네랄 폴리머를 전환시킨다. 제올라이트 분 자체가 되십시오. 2. 고체상 합성법 이 기술의 특징은 제올라이트 분자체를 합성하기 위한 원료를 스페이서를 이용하여 결정화 합성을 위한 반응 용매와 구조 유도제의 증기상에 넣는 것이다. 전통적인 열수 합성 공정과 비교하여 고체상 합성 시스템은 최근 몇 년 동안 연구자들에 의해 널리 사용되어 ZSM-5, SSZ-13 및 SAPO-34와 같은 제올라이트 합성에 사용되었습니다. 고체상 합성 기술로 제조 된 천연 실리카-알루미나 점토 기반 제올라이트 분 자체의 결정화 공정은 고체상과 액상 합성 사이의 이중 상 결정화 메커니즘과 더 일치합니다. 즉, 고상 합성 제올라이트 분 자체의 결정화 초기 단계에서, 천연 실리카 - 알루미나 점토는 고체 원료의 표면에 부착 된 수증기와 강한 알칼리성 수산화물 이온의 이중 작용하에 용해되고, 활성 실리콘 및 알루미늄 종이 생성된다. , 그리고 제올라이트 분자체 결정체로 결정화에 있는 주도권을 잡았다. 결정화 시간이 연장됨에 따라 제올라이트 결정자는 주변에서보다 활성 실리콘 및 알루미늄 종을 흡수하고 Na + 및 구조 지시제의 작용하에 Oswald 메커니즘에 따라 점차적으로 성장합니다. 증기 환경에서, 결정핵의 주변 환경에서 활성 실리콘 및 알루미늄 종의 물질 전달 및 열 전달이 크게 증가하여 지오 폴리머 표면의 활성을 감소시킬뿐만 아니라 유기 주형을 고체 원료의 표면에 쉽게 부착시킨다. 또한 지오 미네랄 폴리머의 추가 해중합 및 재배열을 촉진하여 결정의 성장 속도를 가속화합니다. 고체상 합성 기술에 의한 점토 기반 제올라이트 분 자체의 제조는 다량의 합성 용매의 녹색 합성 특성을 극복하지만 실제 합성 작업은 너무 번거롭고 결정화 중에 시스템의 압력이 너무 크며 합성 생성물이 혼합됩니다. 일련의 실용적인 문제는 여전히 산업적으로 적용될 수 없습니다. 3. 무용제 방법 환경을 오염시키는 다량의 알칼리 용액 배출 문제를 극복하기 위해 제올라이트 분 자체의 전통적인 합성에서 용매 수를 사용하기 때문에 주전자 당 낮은 수율 및 합성 시스템의 고압, 점토 기반 제올라이트 분 자체의 무용제 합성 기술이 등장했습니다. 제올라이트 분 자체의 무용매 합성은 고체와 고체 상태의 상호 작용에 속하기 때문에 합성 과정에서 용매가 첨가되지 않으므로 제올라이트 생산으로 인한 용매 배출 및 합성 압력 문제가 완전히 제거됩니다. 현재, 점토 기반 제올라이트 분 자체의 무용매 합성은 고체 상 전이 메커니즘을 따르는 것으로 믿어진다. 즉, 제올라이트 결정화 과정에서 확산, 반응, 핵 생성 및 성장의 4 단계를 거칩니다. 열수 종자 결정 합성 및 증기 보조 고체상 합성과의 차이점은 제올라이트 분 자체의 무용매 합성 과정에서 고체상 원료의 용해 또는 분 자체 핵 생성 및 결정 성장에 액상의 직접적인 관여가 없다는 것입니다. 제올라이트 합성 과정에서 분쇄 시간을 연장하고 분쇄 강도를 높이면 분자의 자발적인 확산에 도움이되는 분자간 접촉 가능성을 높일 수있을뿐만 아니라 반응 성분의 표면 자유 에너지를 증가시켜 제올라이트 합성의 총 자유 에너지를 증가시킵니다. 목적. 결정화 과정에서 상 계면 사이의 풍부한 공극 및 농도 구배 차이에 따라 천연 규소-알루미나 점토의 활성화 및 해중합에 의해 생성 된 활성 실리콘 및 알루미늄 종이 중합되어 점차적으로 1 차 "결정 핵"을 형성 한 다음 지속적으로 중축 합, 축합 형태 및 최종적으로 분 자체 단결정으로 결합합니다.