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沸石

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两种不同的天然沸石
活性氧化铝有时也被用作沸石使用
分子筛(人造分子筛)

沸石是一种含有水架状结构的铝硅酸盐矿物群,最早发现于1756年。瑞典矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现有一类天然铝硅酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为沸石瑞典文zeolit),其名称来自希腊文“ζέω (zéō)”(意思为沸腾的)和“λίθος (líthos)”(意思为石头)。此后人们对沸石的研究不断深入。[1] 沸石族矿物主要由硅、铝、氧组成,其化学通式为Mn+
1/n
(AlO
2
)
(SiO
2
)
x
・yH
2
O
,这里的Mn+
1/n
为金属离子或氢离子,这些阳离子可以跟电解质溶液中的其他阳离子交换。[2]

晶体结构中有许多空腔(笼)和连接空腔的通道,水分子位于其中,可由通道运输。晶体和集合体形态及解理随着晶体结构的不同而异,一般呈浅色,玻璃光泽,硬度3-3.5,比重2.0-2.4。

沸石族矿物由低温热液作用形成,见于喷出岩,特别是玄武岩的孔隙中,也见于沉积岩变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。

1932年,McBain提出了“分子筛”(Molecular sieve)的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。沸石用作分子筛,可以吸取或过滤其他物质的分子。虽然沸石只是分子筛的一种,但是沸石在其中最具代表性,因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。

除了天然产品外,也可由人工合成,人造沸石是:磺酸化聚苯乙烯,天然沸石:铝硅酸钠。

用途

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A型沸石

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A型沸石,代号LTA,是应用最广的人造硅酸盐沸石。典型品种组成为|Na12(H2O)27/8|[Al12Si12O48],|Na64(H2O)326.71|[Si96Al96O384]或|Na91.7|[Si96Al96O384]。孔穴十分巨大。该型始于立方晶系,具立方面心晶胞,晶胞参数 = 24.6Å左右。A型沸石具有吸附水分子的良好性能,干燥性能很高,易再生,可反复使用。5A型可以高效分立正丁烷和异丁烷,3A型可干燥乙烯、丙烯等气体。[3]

磷酸铝沸石

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磷酸铝沸石,代号AFI,又称介孔磷酸铝(meso-porous aluminum phosphates)。典型组成是AlPO4。属于六方晶系, = 13.827Å, = 8.580Å。磷酸铝沸石具有优良的反应活性,可以制备单层碳纳米管;亦可用作催化剂,将乙烷氧化为乙二酸。[4]

参见

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参考文献

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  1. ^ Cronstedt AF. Natural zeolite and minerals. Svenska Vetenskaps Akademiens Handlingar Stockholm. 1756, 17: 120. 
  2. ^ Nayak, Yogeesha N.; Nayak, Swarnagowri; Nadaf, Y. F.; Shetty, Nitinkumar S.; Gaonkar, Santosh L. Zeolite Catalyzed Friedel-Crafts Reactions: A Review. Letters in Organic Chemistry. 2020, 17 (7): 491–506 [2023-04-24]. S2CID 201222323. doi:10.2174/1570178616666190807101012. (原始内容存档于2023-04-04) (英语). 
  3. ^ 无机化学. 高等教育出版社. 2002年第二版: 938页. ISBN 978-7-04-011583-3. 
  4. ^ 无机化学. 高等教育出版社. 2002年第二版: 939页. ISBN 978-7-04-011583-3. 

外部链接

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