什么是分子筛?为什么分子筛可以作为固体酸催化剂?

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什么是分子筛

分子筛一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或沸石。其化学通式为(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，M′、M分别为一价、二价阳离子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在结构上有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的分子筛把不同大小和形状分子分开。根据SiO2和Al2O3的分子比不同，得到不同孔径的分子筛。其型号有：3A(钾A型)、4A(钠A型)、5A(钙A型)、10Z(钙Z型)、13Z(钠Z型)、Y(钠Y型)、钠丝光沸石型等。它的吸附能力高、选择性强、耐高温。广泛用于化工和石油化工，也是煤气脱水的优良吸附剂。在废气净化上也日益受到重视。
为什么分子筛可以作为固体酸催化剂

这是因为分子筛催化剂具有优异的酸催化活性，分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的热稳定性和水热稳定性，可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂，那么什么是固体酸催化剂呢?

　　一般而言，固体酸可理解为凡是可以使碱性指示剂改变颜色的固体，或是凡能使化学吸附碱性物质的固体，按照布朗斯泰德和路易斯的定义，则固体酸是具有给出质子或接受电子对能力的固体，而分子筛催化剂具有优异的酸催化活性，它的酸性来源于交换态铵离子的分解、氢离子交换，或者是所包含的多价阳离子在脱水时的水解。例如：

　　NH4M—→NH3+HM

　　H++NaM—→HM+Na+ Ce3+

　　M+H2OM—→CeOH2+M+HM

　　式中M表示分子筛。所产生的质子酸中心的数量和酸强度对分子筛的酸催化活性具有重要意义。分子筛的两个羟基脱水将形成路易斯酸中心,其结构是一个三配位铝原子和同时生成的一个带正电荷的硅原子。有一种看法认为路易斯酸产生于在阳离子位置上所形成的六配位铝原子。分子筛的以硅铝比表示的组成对其酸度和酸强度有很大的影响，故分子筛可以作为固体酸催化剂。