IUPAC定义孔的分类(共5页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上1. IUPAC定义孔的分类。答：小于2nm为微孔（micropore）；250nm为介孔（mesoporous）；大于50nm为大孔(macropore)，有时也将小于0.7nm的微孔称为超微孔。2. 举出几种常见的多孔材料。答：ZSM-5，LTA，FAU，MOR，MFI3. 沸石的定义和特点是什么？答：定义 沸石分子筛是以硅氧四面体和铝氧四面体为基本结构单元，通过共用氧桥相互连接构成一类具有笼形孔道结构的硅铝酸盐晶体。特点：具有分子大小的、均匀一致的孔径；固体酸碱性质；离子交换性质；具有高的内表面；具有高的水热稳定性；骨架可变性。4. 沸石分子筛作为催化剂或催化剂

2、载体所具有哪些优良性能？答：筛具有独特的规整晶体结构，其中每一类都具有一定尺寸、形状的孔道结构，并具有较大的比表面积，具有高吸附量。大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心，同时晶孔内有强大的库伦场起极化作用，这些性质使它成为性能优异的催化剂。沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体时，催化反应的进行受沸石分子筛晶孔大小的控制，晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应起选择作用。在一般反应条件下沸石分子筛对反应方向起主导作用，呈现择形催化性能，这一性能使沸石分子筛作为催化材料具有强大生命力。它具有高的吸收能力，且可以控制从憎水型到亲水型变化；具有高的水热稳定性；活性位在骨架上，其强度及浓度可控制以适应不同的

3、需要。5. 同人工合成沸石相比，天然沸石在应用过程中的优缺点是什么？答：优点 天然无毒无味，对环境无污染；合成价格低廉；矿藏丰富易开采；具有巨大的比表面积；具有吸附性；阳离子交换性；可递脱水；良好的热稳定性和耐酸性。缺点 纯度不高孔道不均匀、孔道内杂质多；单独使用无法发挥到最佳性能；化学改性成本高，难以生产性的推广使用。6. 什么是沸石的硅铝比？答：硅铝比一般指的是：SiO2/Al2O3，但也有以Si/Al表示的7. 为什么含铝沸石骨架是负电性的？答：构成硅铝沸石分子筛的最基本结构单元是硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4）在这些四面体中，硅、铝都是以高氧化态形式出现，采取sp3杂化轨

4、道与氧原子成键。分子筛中每个T原子都与4个氧原子配位，每个氧原子桥连接两个T原子，即每个氧原子都是共用的，否则成端基氧原子，使骨架不连续，这些TO4四面体通过共用氧顶点在空间上相互连接形成分子筛的骨架结构，由于AlO4带有负电荷，因此SiO4和AlO4构成的沸石硅铝酸盐分子筛具有阴离子骨架结构。8. 沸石表示式的通式。答：氧化物的表示形式：M2/nOAl2O3ySiO2wH2O晶胞组成表示形式：M2/n(AlO2)x(SiO2)ywH2O9. 写出沸石硅铝比的上限与下限，为什么会有此限制？答：由于Lowenstein规则，四面体位置上的两个Al原子不能相邻（Al-O-Al连接是禁止的），分子筛

5、骨架结构中一个铝原子只能与4个硅原子相邻，即Al（4Si），Si原子可以与铝原子或硅原子相邻，Si的配位状态可以是Si（0l4Si），Si（1Al3Si），Si（2Al2Si），SI（3Al1Si）和SI（4Al0Si0，因此分子筛的骨架硅铝比可以在1无穷之间变化，上限是无穷，下限是1。骨架的硅铝比小于1时，不能形成稳定结构和骨架，也就不能形成沸石。10. 沸石硅铝比由低到高，其性能变化规律答：硅铝比由低到高，热稳定性增大，耐酸性增大，低硅铝比A型分子筛的吸水性增大；骨架硅铝比不同，亲水性不同；不同类型的沸石，硅铝比低的，其离子交换量高。11. 提高沸石的硅铝比主要有哪几种方法？答：（1）合成

6、过程中 提高原料的硅铝比；加入或改变合成过程中的有机模板剂；二次合成。（2）合成之后 酸处理；碱处理；水蒸气处理；其他化学处理等。12. 有机模板剂在沸石合成过程中的作用有哪几种情况？答：空间填充作用；结构导向作用；模板作用；改变凝胶化学过程，在溶剂中生成典型的前驱体；作为抑制剂阻止特定骨架结构的生成。13. 对于A型或者Y沸石，为什么使用有机模板剂合成出的产物的硅铝比可能会比不用模板剂时高？答：使用有机模板剂时，模板剂中的有机阳离子有较大的尺寸和较低的电荷密度，但为体积内电荷数减少，因此需要降低骨架电荷来平衡，从而提高骨架中的硅铝比，如不使用有机模板剂合成，则需要较高的骨架电荷来平衡，因此需

7、要较多的铝来平衡，从而降低骨架的硅铝比。14. 与液体酸相比，固体酸的好处有哪些？答：具有高活性和选择性；沸石固体酸不会腐蚀反应器和管线，腐蚀性小；可以再生重复使用，比液体酸容易；反应物以及产物容易与固体酸分离；酸性强弱比较固定，洁净。15. 沸石分子筛的酸性种类、来源。答：固体酸中的酸可能是Bronested酸即质子酸，也可能是Lewis酸即电子对接受者。来源是：引用Pauling原理来进行解释。设一个由四面体组成的硅晶格中的四价硅离子被一个三价的铝离子同晶取代，则产生的净负电荷必须靠附近的阳离子予以平衡，保持电中性，此阳离子可以通过水的分解来提供，而同时在铝原子上生成一个羟基，经过此过程，

8、固体结构中的硅和铝都形成四面配位。就是B酸。若将B酸酸性位上的固体加热，则结构中的水分子被赶走，于是结构中B酸转变为L酸。16. 实验室常用的表征沸石分子筛酸性的方法。酸强度、酸种类、酸量。答：方法：NH3-TPD（氨气程序升温脱附）、Py-IR（吡啶吸附红外）、“指示剂法”、光谱法，量热法等。酸类型：酸中心属于哪种类型 。在沸石分子筛催化剂中常区分为B酸和L酸，常用Py-IR法鉴定。酸强度：对B酸指其给质子能力，对L酸特指其接受电子对能力。常用“指示剂法”、量热法、光谱法、碱气吸（脱）附法、色谱法。酸量：又称酸度，指单位质量或表面积催化剂的酸量，常用m/mol为单位。常用正丁胺滴定法，电位滴

9、定法、碱气吸（脱）附法、脉冲中毒法等。17. 沸石改性时，引入的金属离子通常处于什么位置？答：金属离子的排列受许多条件的限制，如孔穴大小、静电场分布、阳离子半径大小、分子筛的水合与脱水状态等。一个骨架外阳离子可以存在于多个位置，在各个位置上的占有率都小于1；有些会随水分子在沸石孔穴中漂移，加上无序和其他成分的影响，不容易准确测定位置，数据的可靠性差。18. 引入金属离子方法通常有哪几种？ 答：通常置换沸石中的金属离子的方法：浸渍法、离子交换法、机械混合法（直接合成法）、同晶取代法。19. 图中的笼形结构单元称为：_，它由_个六元环和_个四元环构成，可以表示为：_笼。20. 根据图，ZSM-5的

10、基本结构单元由_个五元环构成，称为_单元，ZSM-5的孔道体系由_元环直线形孔道和_的十元环孔道相互垂直交叉形成。21. 直接法合成ZSM-5的优点在什么地方？答：直接法合成ZSM-5时，不必使用任何有机的附加试剂，可直接用水玻璃、无机酸、铝盐（或铝酸盐），这大大降低了生产成本，提高了但釜产率，并缩短了晶化时间，也解决了有机胺所造成的环境污染问题；由于不含有机胺，直接合成的ZSM-5分子筛可不经焙烧，直接进行离子交换而制造各种催化剂。22. 改善沸石分子筛的传质性能有哪些途径？答：（1）减小沸石分子筛晶体粒径的，缩短分子在晶体内部的扩散距离，从而提高分子在沸石中的传质速率。（2）对已有的沸石改

11、性，通过改性在沸石晶体上形成二次孔，改善微孔沸石的扩散性能。（3）直接采用大尺寸有机分子做模板剂合成新的大孔沸石。23. 请举出常见的几种介孔材料。答：MCM-41、-48、-50、SBA-1524. 介孔分子筛与微孔分子筛的区别。微孔分子筛介孔分子筛模板剂单个有机小分子表面活性剂组装体结构晶体，结晶硅铝酸盐长程有序，孔壁物定形合成条件碱性条件下水热合成酸性，碱性；室温、水热合成均可形貌规则晶体多种多样吸附等温线型型，毛细凝聚现象大小小于2nm2-50nm25. 有机模板剂导向合成介孔分子筛与微孔分子筛时的区别。答：微孔：单个有机小分子，常涉及到金属离子或有机阳离子添加剂的使用，与球形的无机阳

12、离子相比，有机阳离子的形状和大小是可以选择的，因此，高硅沸石的合成比低硅沸石的合成拥有更多的自由空间，有机阳离子不只是简单的起着平衡电荷的作用，而是在沸石合成过程中决定最终产物的结构。微孔：表面活性剂的共组装体，强调无机物种与有机物中之间的协同作用，相互作用，有机物种之间的疏水相互作用，无机物种之间的缩合作用。介孔材料生成主要是有机/无机液晶相的生成，利用具有双亲性质的表面活性剂有机分子与可聚合无机前躯体在一定合成条件下自主装生成有机物与无机物的液晶相，利用高温热处理或其它物理化学方法脱除有机模板剂，所留下的空间即构成介孔通道。26. 简述分子筛的择形催化的类型。答：反应物选择性：当反应混合物

13、中有些分子太大，不能扩散进入通道时，就会产生反应物选择 产物选择性：在多种反应生成物中，只有分子尺寸较孔口小者能扩散至晶外变为产物，而较大者或经化学平衡继续转化为可走出通道的分子，或堵塞通道使催比剂失活 过渡状态选择性：约束过渡态选择是指某些反应需要大的对应中间态，而分子筛通道的可用空间大小，禁阻了这种过渡态的生成，以致反应不能进行。若过渡态较小则不受约束，反应不被禁阻。27. IUPAC分类的吸附等温线类型，并判断是何种多孔材料的特征。专心-专注-专业IPV微孔材料：多数沸石和类沸石材料微孔活性炭VI超微孔材料：沸石和类沸石材料，具有能量不同的吸附活性点IV介孔材料：MCM-41，SBA-1

14、5 等II大孔材料或非孔材料：没有毛细管凝聚现象28. Langmuir吸附等温模型的前提假设。搭：1：吸附表面均匀2:单层吸附，每个吸附位只能吸附一个分子，3：吸附质分子间的相互作用可以忽略，4：吸附脱附过程处于动力学平衡之中。29. BJH模型建立的基础？说明其适用范围答：假设1将孔看作是圆柱形孔道；2略去吸附层对液体化学位移的贡献，吸附层厚度只与相对压力有关而与孔径大小无关，基础-Kelvin公式适用范围：只适合测定介孔范围的孔径分布，BJH把吸附层的化学位看作液体本体的化学位，这样对较大孔不会带来太大误差，而对接近微孔区的较小孔会产生较大误差。 30. 什么是吸附过程中的毛细管凝聚现象？答：指被吸附的蒸汽在多孔性吸附剂孔隙中凝结成为液体的现象。