Concepto y estructura del tamiz molecular.
I. Concepto
El tamiz molecular es un compuesto de aluminosilicato de red cúbica. Los tamices moleculares tienen una estructura microporosa uniforme. Los diámetros de sus poros son uniformes. Estos poros pueden adsorber moléculas más pequeñas que sus diámetros en el interior de las cavidades de los poros y tienen una capacidad de adsorción preferencial para moléculas polares y moléculas insaturadas. Por lo tanto, pueden separar moléculas con diferentes grados de polaridad, saturación, tamaños y puntos de ebullición. Es decir, tienen la función de"tamizado"Moléculas, por lo que se denominan tamices moleculares. Debido a las ventajas de una alta capacidad de adsorción y una fuerte estabilidad térmica que otros adsorbentes no tienen, los tamices moleculares se han utilizado ampliamente.
II. Estructura del tamiz molecular
En sentido estricto, los tamices moleculares son silicatos cristalinos o aluminosilicatos. Están formados por tetraedros de silicio-oxígeno o tetraedros de aluminio-oxígeno conectados por enlaces de puente de oxígeno para formar un sistema de poros y cavidades con tamaños moleculares (generalmente de 0,3 a 2,0 nm), por lo que tienen la característica de tamizar moléculas. Sin embargo, con la investigación en profundidad sobre la síntesis y aplicación de tamices moleculares, los investigadores han descubierto tamices moleculares de aluminofosfato. Además, los elementos de la estructura (silicio, aluminio o fósforo) de los tamices moleculares también se pueden reemplazar por B, Ga, Fe, Cr, Ge, Ti, V, Mn, Co, Zn, Be y Cu. Los tamaños de sus poros y cavidades también pueden alcanzar más de 2 nm. Por lo tanto, los tamices moleculares se pueden dividir en tamices moleculares de sílice-alúmina, tamices moleculares de aluminofosfato y tamices moleculares de heteroátomos de estructura según su composición de elementos de estructura. Según la división del tamaño de poro, los tamices moleculares con tamaños de poro menores a 2 nm, de 2 a 50 nm y mayores a 50 nm se denominan tamices moleculares microporosos, mesoporosos y macroporosos respectivamente. Debido a sus diámetros de poro relativamente grandes, se convierten en buenos portadores para reacciones de moléculas de mayor tamaño. Sin embargo, las paredes de los poros de los materiales mesoporosos son amorfas, lo que hace que su estabilidad hidrotermal y térmica aún no puedan cumplir con las duras condiciones requeridas para aplicaciones petroquímicas.
Debido a que contienen iones metálicos con menor valencia y radios iónicos mayores y agua combinada, las moléculas de agua se pierden continuamente después del calentamiento, pero la estructura del marco cristalino permanece inalterada, formándose muchas cavidades del mismo tamaño. Las cavidades están conectadas por muchos microporos con el mismo diámetro. Estos diminutos poros tienen diámetros uniformes y pueden adsorber moléculas más pequeñas que el diámetro del poro en el interior de los poros, mientras que repelen moléculas más grandes que el diámetro del poro. Por lo tanto, pueden separar moléculas con diferentes formas, tamaños, grados de polaridad, puntos de ebullición y niveles de saturación. Es decir, tienen la función de"tamizado"Moléculas, por lo que se denominan tamices moleculares. En la actualidad, los tamices moleculares se utilizan ampliamente en industrias como la metalurgia, la industria química, la electrónica, la industria petroquímica y el gas natural.
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