分子篩(Molecular Sieve)是一類具有規(guī)則且均勻微孔結(jié)構(gòu)的無機或有機材料,能夠根據(jù)分子尺寸、極性或形狀的差異選擇性吸附或分離混合物中的特定分子。其核心特征在于“篩分”功能,類似物理篩子,但作用尺度在分子級別(孔徑通常為0.3-2納米)
分子篩的核心特點
1規(guī)則微孔結(jié)構(gòu)
具有均勻且尺寸可控的孔徑(通常為0.3-1.5 nm),如3A(孔徑0.3 nm)、4A(0.4 nm)、5A(0.5 nm)等,可通過調(diào)整硅鋁比和合成條件定制孔道。
選擇性吸附:僅允許比孔徑小的分子進入,例如3A分子篩吸附水分子(直徑0.28 nm),而排斥更大的有機物。
2.高比表面積與吸附容量
比表面積可達500-1000 m2/g,吸附能力遠超活性炭(300-600 m2/g),尤其對極性分子(如水、NH?、CO?)吸附。
3.離子交換性
沸石分子篩中的陽離子(如Na?、K?、Ca2?)可被替換,用于水質(zhì)軟化(如13X分子篩交換水中Ca2?/Mg2?)。
4.熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性
耐高溫(沸石分子篩可承受600°C以上),耐酸堿腐蝕(如ZSM-5分子篩在強酸中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定)。
5.催化活性
酸性位點(如Y型分子篩)或金屬負載(如Pd/分子篩)賦予其催化功能,用于石油裂解、異構(gòu)化等反應(yīng)。