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多孔材料 5.1 多孔材料及分类 多孔材料 多孔材料 → 有很多孔的材料（里外均有孔）。 孔的两种物理结构 开口孔，闭口孔（两类） 孔的分类：微孔（孔径2nm）、介孔（2nm 孔径50nm） 大孔（孔径50nm） 多孔材料的分类 微孔材料、介孔材料、大孔材料 5.1 多孔材料及分类 微孔硅酸钛 介孔硅 大孔硅藻土 5.2 微孔材料 一、微孔材料的结构和特点 1. 沸石分子筛的构成元素 硅、铝 、氧 2. 硅铝沸石分子筛的基本结构单元 硅氧四面体[SiO4]和铝氧四面体[AlO4] 3. 硅铝沸石分子筛的结构 四面体通过桥氧连接成不同的骨架结构。 5.2 微孔材料 4、硅铝沸石分子筛的特点 （1）分子筛中形成许多有规则的孔道和空腔，阳离子定位于其中一定位置。 （2）孔道和空腔中的阳离子可以被（钾、钙、稀土离子等）交换而形成不同类型的（催化和吸附性能产生较大变化）的分子筛。 5.2 微孔材料 二、微孔材料的合成和机理 1、分子筛的合成 水玻璃+偏铝酸钠+氢氧化钠→凝胶→晶化 →洗涤→离心→干燥→分子筛粉→成型→分子筛（ X 、A、Y型） 天然粘土（高岭土）→ 灼烧→偏高岭土（碱性条件，100-150℃，4-6h） →水热合成分子筛 5.2 微孔材料 2、分子筛转化机理 （1）固相转变机理 在晶化过程中既没有凝胶固相的溶解，也没有液相直接参与沸石的成核和晶体长大。在凝胶固相中，由于硅铝酸盐骨架缩聚，重排而导致沸石的成核和晶体长大。 （2）液相转变机理 沸石晶体是在溶液中生长的，初始凝胶至少是部分地溶解到溶液中，形成溶液中活性的硅酸根与铝酸根离子，它们进一步连接构成沸石晶体的结构单元，逐步形成沸石晶体。 （3）双相转变机理 （4）液相中硅酸根与铝酸根离子聚合反应 5.2 微孔材料 三、微孔材料的改性 1、离子交换改性 骨架外的补偿阳离子（Ca、Mg、Zn、Cd和稀土离子）的交换[沸石骨架内的阳离子的交换（Co、V、Mn、Ti、Ga）] 。 2、气固相置换法（骨架置换） a. 用SiCl4脱铝（用SiCl4处理Y型分子筛，硅置换铝；置换程度取决于t、T）。 b. 用光气COCl2脱铝 c. 用AlCl3脱硅 d.气固相置换法合成杂原子分子筛 （ Ti、B、Si等引入到硅铝分子筛 和铝磷分子筛的骨架中） 5.2 微孔材料 3、液固相置换法（ Si → Al ， Ga → Si ） a.氟硅酸盐法（ NH4SiF6 ）; b.H4EDTA法（H4EDTA 络合Al ）； c.沸石分子筛的镓化（ Ga（镓酸盐水溶液 ） → Si ） 四、微孔材料的应用 1、吸附分离 2、催化 3、在电子材料领域应用 沸石分子筛用在气敏、湿敏传感器方面 5.3 介孔材料 一、介孔材料的特性 1.中孔分子筛 以表面活性剂为模板，利用溶胶-凝胶、乳化或微乳等化学过程，通过有机物和无机物之间的界面作用组装生成的一类孔径在1.3-30nm之间、孔分布窄且具有规则孔道结构的无机多孔材料。 2. 中孔分子筛的特征 （1）具有规则孔道结构； (2) 孔分布窄且可调节； (3) 可具有很好的热稳定性和一定的水热稳定性； (4) 颗粒具有规则的外形，且可在微米尺度内保持高度的孔道有序性。 5.3 介孔材料 二、介孔材料的合成和机理 1、介孔材料的合成体系和合成路线 （1） 合成方法：水热法、室温合成法、微波合成法、湿胶焙烧法、相转变法等。 水热法 a.比较柔顺、松散的表面活性剂和无机物种的复合物的生成； b.水热处理提高无机物种的缩聚程度和复合物结构的稳定性；