什么是分子篩?為什么分子篩可以作為固體酸催化劑?

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什么是分子篩

分子篩一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽(泡沸石)或沸石。其化學通式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，M′、M分別為一價、二價陽離子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在結構上有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴，不同孔徑的分子篩把不同大小和形狀分子分開。根據SiO2和Al2O3的分子比不同，得到不同孔徑的分子篩。其型號有：3A(鉀A型)、4A(鈉A型)、5A(鈣A型)、10Z(鈣Z型)、13Z(鈉Z型)、Y(鈉Y型)、鈉絲光沸石型等。它的吸附能力高、選擇性強、耐高溫。廣泛用于化工和石油化工，也是煤氣脫水的優良吸附劑。在廢氣凈化上也日益受到重視。
為什么分子篩可以作為固體酸催化劑

這是因為分子篩催化劑具有優異的酸催化活性，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，并有良好的熱穩定性和水熱穩定性，可制成對許多反應有高活性、高選擇性的催化劑，那么什么是固體酸催化劑呢?

　　一般而言，固體酸可理解為凡是可以使堿性指示劑改變顏色的固體，或是凡能使化學吸附堿性物質的固體，按照布朗斯泰德和路易斯的定義，則固體酸是具有給出質子或接受電子對能力的固體，而分子篩催化劑具有優異的酸催化活性，它的酸性來源于交換態銨離子的分解、氫離子交換，或者是所包含的多價陽離子在脫水時的水解。例如：

　　NH4M—→NH3+HM

　　H++NaM—→HM+Na+ Ce3+

　　M+H2OM—→CeOH2+M+HM

　　式中M表示分子篩。所產生的質子酸中心的數量和酸強度對分子篩的酸催化活性具有重要意義。分子篩的兩個羥基脫水將形成路易斯酸中心,其結構是一個三配位鋁原子和同時生成的一個帶正電荷的硅原子。有一種看法認為路易斯酸產生于在陽離子位置上所形成的六配位鋁原子。分子篩的以硅鋁比表示的組成對其酸度和酸強度有很大的影響，故分子篩可以作為固體酸催化劑。