沸石
沸石是一种含有水架状结构的铝硅酸盐矿物,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)。在希腊文中意为“沸腾的石头”。此后人们对沸石的研究不断深入。
沸石因成分不同分为方沸石(Na[AlSi2O6]·H2O)和钙沸石(Ca[Al2Si3O10]·3H2O)。其含水量与外界温度及水蒸气的压力有关,加热时水分可慢慢逸出,但并不破坏其结晶构造。
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。
A型沸石
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。[1]
磷酸铝沸石
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。[2]