1分子筛与多孔材料化学市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,第一章 绪论,1/43,分子筛,定义,范围,筛分子(最初）,0.3-2.0 nm:微孔 Microporous,2.0-50 nm:介孔 Mesoporous,50 nm:大孔 Macroporous,-IUPAC 定义,2/43,微孔分类,小孔沸石:0.4 nm,中孔沸石:0.4-0.6 nm,大孔沸石:0.6-0.8 nm,超大孔沸石:0.8-2.0 nm,人们极难合成孔径大于0.8 nm以上沸石分子筛！,3/43,微孔沸石举例,-Chem.Mater.,12,JLU-1(Titanosilicate):Pore size:6.2,4/43,介孔分子筛举例,SBA-15,MAS-7,5/43,介孔分子筛,SBA-15,MAS-7,6/43,大孔材料举例,Pore size:100 nm,7/43,微孔介孔材料举例,微孔:0.7 nm；介孔：4-40 nm,A,B,8/43,微孔介孔材料举例,微孔:0.7 nm；介孔：4-40 nm,A,B,9/43,10/43,分子筛组成与发展,硅铝沸石分子筛,天然沸石(火山)、人工合成沸石：大量生产,全硅沸石分子筛,吸附亲油功效,杂原子沸石分子筛,引入催化活性中心,磷酸铝分子筛,不含有硅物种,11/43,分子筛组成与发展,介孔分子筛,将孔径开展到,1.5-50 nm，组成能够任意改变,金属有机骨架分子筛,（MOF系列),将骨架扩展到有机分子,12/43,硅铝沸石分子筛组成与结构,组成：,M,n+,Al,2,O,3,nSiO,2,mH,2,O,基本结构：硅氧四面体、铝氧四面体,Si-O-Al (T-O-T)环数,不一样环数(8-;10-;12-;14-;18-),不一样维数(一维；二维；三维),不一样Si/Al比值：1-,形成不一样类型沸石分子筛！,13/43,硅铝沸石分子筛性质,酸性质,大表面积，强吸附能力,均匀孔径,强离子交换能力,-工业中广泛应用！,14/43,沸石分子筛吸附应用,比表面积大：300-600 m,2,/g,强吸附性能，且含有选择性吸附气体能力,实例：全硅分子筛：亲油，不吸附水,硅铝分子筛：亲水,应用：消除环境污染如苯、CO等,香烟过滤嘴：高科技-国家烟草局,15/43,沸石分子筛筛分应用,均一孔径：强烈筛分能力,定义本意,筛分氧气与氮气,：主要科技项目,分子筛膜：水与氢气；氢气与烃,燃料电池主要课题,气体分离,16/43,沸石分子筛离子交换应用,强离子交换能力：nM1m+-mM2n+,洗涤剂：消除水中Mg2+与Ca2+,每年10万吨：无磷洗衣粉添加剂 ：30万吨A型分子筛,消除重金属离子：Hg2+,可连续发展过程中十分主要：松花江治理项目,17/43,沸石分子筛催化应用,固体酸性催化剂：最大应用，广泛地应用在石油加工中,Exxon,Mobil,Shell,GNP很大比重,制备方法：NaZNH,4,Z HZ,国民经济发展关键技术,-50年代经济制裁主要内容之一,18/43,石油催化裂化,50年代前：催化剂为酸性黏土,催化活性低，汽油、柴油收率低,50年代末：分子筛催化剂(Y),催化活性高，汽油、柴油收率高，效益为年千亿美元以上。,70年代：,提升辛烷值(ZSM-5)，燃料绿色化,90年代：,石油中渣油量很大，新型大孔分子筛材料，介孔分子筛出现，实现渣油裂化。,19/43,催化反应绿色化实例,20/43,实例：利用TS-1实现环境友好反应,对二苯酚：主要化工原料,传统方法：,苯酚+硫酸,2-磺基苯酚+CuSO,4,苯二酚+,铜盐+Na,2,SO,4,(对位较少),新方法：TS-1：微孔：5.5,苯酚+H,2,O,2,苯二酚+H,2,O,苯二酚：对位较多：孔道选择性,没有有害副产物，一步完成！,21/43,实例：利用ZSM-5实现择形反应,对二甲苯(5.3,),：主要化工原料，价格较高,邻二甲苯(5.6,),：价格较低,催化异构化？一致未发觉很好催化剂！,ZSM-5：二维孔道：5.5,在ZSM-5存在下，邻二甲苯能够高选择性地转化为对二甲苯！,22/43,实例：利用SAPO-34实现择形反应,乙烯(4,),：价格较低,择形催化反应：分子筛SAPO-34,二维孔道：3.8,在SAPO-34存在下，甲醇能够高选择性地转化为乙烯！,23/43,-Aika,et al,.,Science,1999.,纳米孔作为分子反应器,24/43,催化反应是当代化指标之一,美国：与催化相关GNP大约35%,欧洲：30%,日本：35%,中国：15%,不发达国家：5%,25/43,微孔分子筛组装纳米器件,微孔分子筛组装半导体材料,依据孔道形状不一样组装量子点、量子线(,CdS/NaY),以分子筛微孔作为形成纳米器件模板,APO-5中制备出最细纳米管,26/43,C-Nanotubes,in AlPO,4,-5,单壁最小孔径（4）碳纳米管在微孔晶体内生成,-Nature,408,50,.,27/43,微孔分子筛形貌控制,大单晶：,微设备和器件、结构解析,纳米晶体,优异功效、纳米特殊性质,分子筛纤维、膜,分子筛膜：气体分离：催化分离一体化,不一样晶粒分子筛合成举例,28/43,A,X,MOR,MOR,-Chem.Mater.,1999.,29/43,APO-5,SOD,Silicalite-I,MOR,MOR,FAU,Single Crystals of Zeolites,30/43,The SEM of Single Crystals,FAU,LTA,-Adv.Mater.,1999,31/43,-Microporous and Mesoprous Mater.,1999,SOD,32/43,100nm,Nanosized Zeolites,FAU,LTA,-Chem.Mater.,33/43,Nanosized ZSM-5,34/43,形貌控制 纳米颗粒、纤维、膜,J.Am.Chem.Soc.,122,3530-3531,ZSM-5,Silicalite-1,TS-1,LTA,beta,Y,X,35/43,不一样型貌,Film Fiber Crystal,36/43,Morphological control of mesoporous silica,37/43,Sphere and Fiber of Mesoporous Structure,Mesoporous Silica Spheres and Fiber,-Chem.Mater.,1997,9,14,38/43,Mesoporous Silica Film on Silicon Single Crystal,39/43,分子筛与多孔材料领域,研究人员众多,International Zeolite Association,International Catalysis Association,Asian Pacific Association of Catalysis Societies,Chinese Zeolite Association,40/43,分子筛与多孔材料领域,高质量研究工作,Nature,Science,JACS,Angew.Chem.,Microporous Mesoporous Mater.,Chem.Mater.,J.Phys.Chem.B.,ACS,RSC,American Patents,European Patents,International Meetings(IZC,IMMS,ZMPC),41/43,分子筛与多孔材料领域,应用广泛工业化技术,催化、吸附与分离,高技术领域,环境治理,生物领域,42/43,分子筛与多孔材料领域,国际研究热门，50多年长盛不衰,就业热门,当前世界各国和著名企业依然投入大量精力进行研究！,本事域有大量国际著名企业：,Exxon，Mobil，UOP，UCC，PG，BP，Shell，SinoPec，PetroChina，BASF,43/43,