分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物。分子篩具有均勻的微孔結構，它的孔穴直徑大小均勻，這些孔穴能把比其直徑小的分子吸附到孔腔的內(nèi)部，并對極性分子和不飽和分子具有吸附能力，因而能把極性程度不同，飽和程度不同，分子大小不同及沸點不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱分子篩。由于分子篩具有吸附能力高，熱穩(wěn)定性強等其它吸附劑所沒有的優(yōu)點，使得分子篩獲得廣泛的應用。 在生物大分子領域，常見的有bio-rad SEC分子篩預裝柱。 美國科學家發(fā)現(xiàn)，通過調整溫度，能夠地控制一種鈦硅酸鹽材料中的孔洞大小，制造出精密的新型分子篩。 一些晶體材料內(nèi)部有著大量均勻的微孔，尺寸比孔洞小的分子能夠穿過，而大分子不能穿過，因此可以起到分離不同分子的作用，這類材料被稱為分子篩。
其實在2001年科學家在英國《自然》雜志上報告說，他們發(fā)現(xiàn)一種稱為鈦硅酸鹽ETS－4的物質能夠作為良好的分子篩。當溫度升高時，ETS－4會逐漸脫水，微孔的尺寸隨之減小。利用這種方法，可以在3到4埃（1埃等于十億分之一米）的范圍內(nèi)精細地調整微孔尺寸。 科學家說，一些常見分子如氮氣、甲烷、氧氣、氬氣和水分子等尺寸都在3至4埃左右，彼此大小相差無幾，用ETS－4制作的分子篩可以有效地將它們分開。 研究人員已經(jīng)嘗試用ETS－4從氮氣和甲烷混合物中將氮氣的含量由18%降到5%以下，并在分離氬氣與氧氣、氮氣與氧氣的實驗中也取得了成功。據(jù)認為這一技術將有重要的商業(yè)應用前景。
有水熱合成、水熱轉化和離子交換等法： ① 水熱合成法 用于制取純度較高的產(chǎn)品，以及合成自然界中不存在的分子篩。將含硅化合物（水 分子篩玻璃、硅溶膠等）、含鋁化合物（水合氧化鋁、鋁鹽等）、堿（氫氧化鈉、氫氧化鉀等）和水按適當比例混合，在熱壓釜中加熱一定時間，即析出分子篩晶體。合成過程可用下式表示： 工業(yè)生產(chǎn)流程中一般先合成Na-分子篩，如13X型與10X型分子篩的合成。在水熱合成過程中添加某些添加劑可以改變終產(chǎn)品的結構，如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。 ?、凇∷疅徂D化法 在過量堿存在時，使固態(tài)鋁硅酸鹽水熱轉化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤土、硅藻土等，也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法成本低，但產(chǎn)品純度不及水熱合成法。
離子交換法 通常在水溶液中將Na－分子篩轉變?yōu)楹兴桕栯x子的分子篩，通式如下： 式中 Z-表示陰離子骨架，Me+表示需交換的陽離子，例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等，原料通常為 中空玻璃分子篩氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。溶液中不同性質的陽離子交換到分子篩上的難易程度不同，稱為分子篩對陽離子的選擇順序，例如：13X型分子篩的選擇順序為Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列參數(shù)表示交換結果：交換度，即交換下來的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分數(shù)；交換容量，為每100克分子篩中交換的陽離子毫克當量數(shù)；交換效率，表示溶液中陽離子交換到分子篩上的質量百分數(shù)。為了制取合適的分子篩催化劑，有時尚需將交換所得產(chǎn)物與其他組分調配，這些組分可能是其他催化活性組分、助催化劑、稀釋劑或粘合劑等，調配好的物料經(jīng)成型即可進行催化劑的活化。
由于分子篩具有的吸附性能、離子交換性能和催化性能，被廣泛用作吸附材料、離子交換材料以及催化材料，其中：吸附材料主要用于工業(yè)與環(huán)境領域各種氣體的分離、凈化與干燥，如天然氣、石油裂解氣等化工原料的脫水干燥、節(jié)能型建筑中空玻璃干燥劑、脫二氧化碳和脫硫、正異構烷烴的分離、二甲苯異構體的分離、烯烴分離、氧氮分離、制冷劑干燥等；離子交換材料主要應用于洗滌助劑、放射性廢料與廢液的處理；催化材料主要應用于石油煉制與加工、石油化工、煤化工與精細化工領域中大量工業(yè)催化過程。
在國內(nèi)分子篩催化劑領域，石油化工和煤化工是分子篩催化劑的主要應用領域。目前，中石油、中石化等大型央企完全主導和壟斷了石油化工領域的催化劑市場，該領域分子篩催化劑的研發(fā)和生產(chǎn)都集中在這些大型央企，只有極少數(shù)民營企業(yè)能夠涉足該領域的分子篩催化劑的研發(fā)生產(chǎn)，導致石油化工領域的分子篩催化劑市場較為封閉。
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