分子篩廠家詳解分子篩結(jié)構(gòu)

沸石分子篩材料的廣泛應(yīng)用（例如：吸附分離、離子交換、催化），是與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)密不可分的。例如，吸附分離性能取決于分子篩的孔道和孔體積的大小；離子交換性能取決于分子篩中陽(yáng)離子的數(shù)目、位置及其孔道的可通行性；催化過(guò)程中表現(xiàn)出的擇形性與分子篩的孔道尺寸、走向相關(guān)，而催化反應(yīng)中的中間產(chǎn)物以及最后產(chǎn)品和分子篩的孔道維數(shù)或其籠結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，分子篩的結(jié)構(gòu)是研究分子篩材料的基本問(wèn)題。

結(jié)構(gòu)單元
首先從最簡(jiǎn)單的基本結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行研究。通常來(lái)講，沸石分子篩都是一個(gè)個(gè)四面體通過(guò)共用頂點(diǎn)來(lái)堆積得到的，所以一個(gè)四面體就是一個(gè)初級(jí)的結(jié)構(gòu)單元(TO4四面體)。例如：對(duì)于silicalite-1沸石分子篩來(lái)講，它的初級(jí)結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體（[Si O4]0），并且這個(gè)四面體結(jié)構(gòu)單元呈現(xiàn)電中性，這些硅氧四面體通過(guò)共用氧原子的連接，形成了具有MFI結(jié)構(gòu)的沸石分子篩。在合成中模板劑和吸附水是存在于它的孔道中的。當(dāng)然，當(dāng)在合成體系中有鋁存在的條件下，則有兩種四面體：硅氧四面體（[Si O4]0）和鋁氧四面體（[Al O4]-），并且鋁氧四面體是存在一個(gè)負(fù)電荷的，通過(guò)組裝合成了硅鋁的具有MFI結(jié)構(gòu)的分子篩，由于這種結(jié)構(gòu)本身帶有一定的負(fù)電荷，因此必然要通過(guò)額外的陽(yáng)離子來(lái)平衡，使其整體最終呈現(xiàn)電中性。而磷鋁分子篩則是磷氧四面體（[PO4]+）和鋁氧四面體（[Al O4]-）嚴(yán)格交替構(gòu)成，骨架呈電中性。當(dāng)然，在初級(jí)結(jié)構(gòu)單元與初級(jí)結(jié)構(gòu)單元的連接中，要遵守Lowenstein規(guī)則：在硅鋁骨架結(jié)構(gòu)中，鋁與鋁不能相鄰；在磷酸鹽骨架結(jié)構(gòu)中，如SAPO-34，鋁是不能和二價(jià)或者三價(jià)金屬原子相鄰、以及磷不能與硅或磷相連的。

次級(jí)結(jié)構(gòu)單元

分子篩的骨架結(jié)構(gòu)由初級(jí)結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行有限或者無(wú)限的連接后而形成的。有限的結(jié)構(gòu)單元，如次級(jí)結(jié)構(gòu)單元通常是指由TO4四面體通過(guò)共同使用定點(diǎn)的氧原子，從而按照不同的連接方式組成的多元環(huán)結(jié)構(gòu)，比較常見的環(huán)結(jié)構(gòu)如四元環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)、雙四元環(huán)和雙六元環(huán)?，F(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的為18種次級(jí)結(jié)構(gòu)單元。例如4-4次級(jí)結(jié)構(gòu)單元，它所代表的的是兩個(gè)四元環(huán)，即雙四元環(huán)。正如我們所熟知的A型分子篩，它就是通過(guò)SOD籠與雙四元環(huán)之間進(jìn)行連接從而形成了沸石分子篩。當(dāng)然我們所說(shuō)的SBU只是在理論意義上的拓?fù)鋯卧菫榱烁玫睦斫夂徒忉尫惺肿雍Y的結(jié)構(gòu)，不能這樣就認(rèn)為是沸石分子篩晶化過(guò)程的真實(shí)物種。

籠狀結(jié)構(gòu)單元
分子篩的骨架中存在一特征籠狀結(jié)構(gòu)單元，而籠狀結(jié)構(gòu)單元又是根據(jù)確定它們多面體的多元環(huán)來(lái)描述的。例如，我們所熟悉的SOD籠它由八個(gè)六元環(huán)和六個(gè)四元環(huán)來(lái)組成的，一般簡(jiǎn)寫成4668。不同的分子篩骨架會(huì)含有相同的籠狀結(jié)構(gòu)單元，換句話說(shuō)，同一個(gè)籠狀結(jié)構(gòu)單元通過(guò)不同連接方式會(huì)形成不同的分子篩骨架結(jié)構(gòu)類型。一個(gè)經(jīng)典的例子就是SOD籠。
SOD籠間通過(guò)本身的共面連接形成的是SOD沸石分子篩；SOD籠間通過(guò)雙四元環(huán)的連接，形成的是LTA型分子篩；SOD籠間通過(guò)雙六元環(huán)的連接，形成的是FAU和EMT沸石分子篩。
另外，在沸石分子篩骨架結(jié)構(gòu)中，常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些特征的鏈和二維三連接的網(wǎng)層結(jié)構(gòu)以及周期性結(jié)構(gòu)單元（PBU）。我們最為常見的五種鏈狀結(jié)構(gòu)為是Pentasil鏈、雙鋸齒形鏈、雙之字形鏈、雙機(jī)軸鏈和短柱石鏈。由邊共享的籠所組成的Pentasil鏈?zhǔn)歉吖璺惺肿雍Y家族的一個(gè)特征鏈。最具有代表性的，MFI的骨架結(jié)構(gòu)就是由Pentasil鏈構(gòu)成。平行堆積的二維三連接網(wǎng)層通過(guò)上下取向的三連接頂點(diǎn)間相互連接形成三維四連接的骨架結(jié)構(gòu)。例如，GIS類型骨架結(jié)構(gòu)是由4.82二維網(wǎng)層結(jié)構(gòu)上下連接而成。