Concetto e struttura del setaccio molecolare.
I. Concetto
Il setaccio molecolare è un composto di alluminosilicato a reticolo cubico. I setacci molecolari hanno una struttura microporosa uniforme. I diametri dei loro pori sono uniformi. Questi pori possono adsorbire molecole più piccole dei loro diametri all'interno delle cavità dei pori e hanno una capacità di adsorbimento preferenziale per molecole polari e molecole insature. Pertanto, possono separare molecole con diversi gradi di polarità, saturazione, dimensioni e punti di ebollizione. Cioè, hanno la funzione di"setacciatura"molecole, per questo sono chiamati setacci molecolari. Grazie ai vantaggi dell'elevata capacità di adsorbimento e della forte stabilità termica che altri adsorbenti non hanno, i setacci molecolari sono stati ampiamente utilizzati.
II. Struttura del setaccio molecolare
In senso stretto, i setacci molecolari sono silicati cristallini o alluminosilicati. Sono formati da tetraedri silicio-ossigeno o tetraedri alluminio-ossigeno collegati da legami a ponte di ossigeno per formare un sistema di pori e cavità con dimensioni molecolari (solitamente da 0,3 a 2,0 nm), avendo quindi la caratteristica di setacciare le molecole. Tuttavia, con la ricerca approfondita sulla sintesi e l'applicazione dei setacci molecolari, i ricercatori hanno scoperto setacci molecolari di alluminofosfato. Inoltre, gli elementi di struttura (silicio, alluminio o fosforo) dei setacci molecolari possono anche essere sostituiti da B, Ga, Fe, Cr, Ge, Ti, V, Mn, Co, Zn, Be e Cu. Le dimensioni dei loro pori e cavità possono anche raggiungere più di 2 nm. Pertanto, i setacci molecolari possono essere suddivisi in setacci molecolari silice-allumina, setacci molecolari di alluminofosfato e setacci molecolari eteroatomi di struttura in base alla loro composizione di elementi di struttura. In base alla divisione delle dimensioni dei pori, i setacci molecolari con dimensioni dei pori inferiori a 2 nm, da 2 a 50 nm e superiori a 50 nm sono rispettivamente chiamati setacci molecolari microporosi, mesoporosi e macroporosi. Grazie ai loro diametri dei pori relativamente grandi, diventano buoni vettori per reazioni di molecole di dimensioni maggiori. Tuttavia, le pareti dei pori dei materiali mesoporosi sono amorfe, con conseguente stabilità idrotermica e stabilità termica che non sono ancora in grado di soddisfare le dure condizioni richieste per le applicazioni petrolchimiche.
Poiché contengono ioni metallici con valenza inferiore e raggi ionici maggiori e acqua combinata, le molecole d'acqua vengono continuamente perse dopo il riscaldamento, ma la struttura cristallina rimane invariata, formando molte cavità delle stesse dimensioni. Le cavità sono collegate da molti micropori con lo stesso diametro. Questi minuscoli pori hanno diametri uniformi e possono adsorbire molecole più piccole del diametro dei pori all'interno dei pori, mentre respingono molecole più grandi del diametro dei pori. Pertanto, possono separare molecole con diverse forme, dimensioni, gradi di polarità, punti di ebollizione e livelli di saturazione. Cioè, hanno la funzione di"setacciatura"molecole, per questo sono chiamati setacci molecolari. Attualmente, i setacci molecolari sono ampiamente utilizzati in settori quali la metallurgia, l'industria chimica, l'elettronica, l'industria petrolchimica e il gas naturale.
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