分子筛厂家讲解分子筛的孔道和表面装饰——阳离子交换法

分子筛特有的择形选择性使其成为制造吸附剂和催化剂的重要材料。择形选择性(shape-selectivity)这个名词最早是在1960年提出来的，用以描述只有大小和形状与分子筛孔道相匹配的分子才能进人分子筛孔道被吸附或催化的现象。未经改性的分子筛的择形选择能力主要取决于其晶体结构，因为分子筛的孔口由氧环构成，孔口的尺寸取决于环中的氧原子数目，已知孔口为8元氧环、10元氧环和12元氧环的分子筛的最大孔径分别是0.45nm、063nm和0. 80nm，每增加2个氧原子，孔径大小约增加0.18nm。利用分子筛孔径大小和孔道结构上的差别，在一定程度上可以实现“分子筛分”作用。然而，在许多实际体系中，需要识别或区分的分子的动力学直径差别远小于 0. 1nm，只有对分子筛孔径进行更精细调变，才能达到择形选择的要求。由于分子筛本身的孔径变化是跳跃式的，用合成的办法显然无法实现孔径的精细调变，必须另辟蹊径。

另外，为了提高吸附剂和催化剂的择形选择性，除了调变分子筛孔径，有时还需要对分子筛的外表面进行修饰，使外表面上存在的无择形选择作用的吸附位或催化反应活性位钝化。对小颗粒和纳米分子筛来说，外表面修饰的意义尤为重要。

目前采用的分子筛孔道和表面修饰的方法大致可分为阳离子交换法、孔道修饰法和外表面修饰法等三类，下面就给大家介绍一下阳离子交换法。

在分子筛晶体中，位于孔道开口附近的阳离子数目和种类会影响分子筛的孔径，因而阳离子交换可以改变分子筛孔径的大小。最为典型的例子是A型分子筛，Na-A型分子筛的孔径在4Å左右，当分子筛中 Na^＋被二价的阳离子Ca²⁺交换后，原来的阳离子位就有一半空出，使分子筛的孔径变大，Ca-A型分子筛的孔径大约为5Å。反之，当大体积的一价阳离子如K⁺交换Na-A型分子筛中的Na⁺时，由于孔口阳离子体积变大而使分子筛孔径变小，K-A型分子筛的孔径只有3Å左右。科研人员曾利用离子交换方法对A型分子筛的孔径进行精细调变，实现了O₂和N₂的择形分离。O₂和N₂的分子大小十分接近，K-A型分子筛孔径太小对两者都不吸附，Na-A型分子筛孔径较大对两者同时吸附，而且由于N₂极性比O₂大，N₂吸附量大于O₂。因此必须通过孔径调变，才能实现分子筛只吸附O₂而不吸附N₂。

除了氧氮分离以外，利用阳离子交换法制备的分子筛吸附剂，还用于石油馏分吸附脱蜡，混合二甲苯吸附分离，混合二甲基萘吸附分离等。但是阳离子交换法有其本身的局限性和缺点：①此方法不适用于高硅铝比分子筛；②分子筛孔径变化与阳离子交换度不成线性关系，而且离子交换度的控制比较困难，因而很难通过此方法实现分子筛孔径的精细调变；③阳离子交换对分子筛本身性质有影响。湖南天怡新材料有限公司是专业生产NaY分子筛、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、USY分子筛、REY分子筛等为主要产品的分子筛厂家，如有需求，欢迎咨询。