Conceito e estrutura da peneira molecular.
I. Conceito
Peneira molecular é um composto de aluminossilicato de rede cúbica. Peneiras moleculares têm uma estrutura microporosa uniforme. Os diâmetros de seus poros são uniformes. Esses poros podem adsorver moléculas menores que seus diâmetros no interior das cavidades dos poros e têm uma capacidade de adsorção preferencial para moléculas polares e moléculas insaturadas. Portanto, eles podem separar moléculas com diferentes graus de polaridade, saturação, tamanhos e pontos de ebulição. Ou seja, eles têm a função de"peneiramento"moléculas, por isso são chamadas de peneiras moleculares. Devido às vantagens de alta capacidade de adsorção e forte estabilidade térmica que outros adsorventes não têm, as peneiras moleculares têm sido amplamente utilizadas.
II. Estrutura da peneira molecular
Em um sentido restrito, peneiras moleculares são silicatos cristalinos ou aluminossilicatos. Elas são formadas por tetraedros de silício-oxigênio ou tetraedros de alumínio-oxigênio conectados por pontes de oxigênio para formar um sistema de poros e cavidades com tamanhos moleculares (geralmente 0,3 a 2,0 nm), tendo assim a característica de peneirar moléculas. No entanto, com a pesquisa aprofundada sobre a síntese e aplicação de peneiras moleculares, os pesquisadores descobriram peneiras moleculares de aluminofosfato. Além disso, os elementos estruturais (silício, alumínio ou fósforo) das peneiras moleculares também podem ser substituídos por B, Ga, Fe, Cr, Ge, Ti, V, Mn, Co, Zn, Be e Cu. Os tamanhos de seus poros e cavidades também podem atingir mais de 2 nm. Portanto, as peneiras moleculares podem ser divididas em peneiras moleculares de sílica-alumina, peneiras moleculares de aluminofosfato e peneiras moleculares de heteroátomo estrutural de acordo com sua composição de elementos estruturais. De acordo com a divisão do tamanho dos poros, peneiras moleculares com tamanhos de poros menores que 2 nm, 2 a 50 nm e maiores que 50 nm são chamadas peneiras moleculares microporosas, mesoporosas e macroporosas, respectivamente. Devido aos seus diâmetros de poros relativamente grandes, elas se tornam boas transportadoras para reações de moléculas de tamanho maior. No entanto, as paredes dos poros de materiais mesoporosos são amorfas, resultando em sua estabilidade hidrotérmica e estabilidade térmica ainda não sendo capazes de atender às condições severas necessárias para aplicações petroquímicas.
Por conterem íons metálicos com menor valência e raios iônicos maiores e água combinada, as moléculas de água são continuamente perdidas após o aquecimento, mas a estrutura da estrutura cristalina permanece inalterada, formando muitas cavidades do mesmo tamanho. As cavidades são conectadas por muitos microporos com o mesmo diâmetro. Esses minúsculos poros têm diâmetros uniformes e podem adsorver moléculas menores que o diâmetro do poro no interior dos poros, enquanto repelem moléculas maiores que o diâmetro do poro. Portanto, eles podem separar moléculas com diferentes formas, tamanhos, graus de polaridade, pontos de ebulição e níveis de saturação. Ou seja, eles têm a função de"peneiramento"moléculas, por isso são chamadas de peneiras moleculares. Atualmente, as peneiras moleculares são amplamente utilizadas em indústrias como metalurgia, indústria química, eletrônica, indústria petroquímica e gás natural.
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