分子篩的結(jié)構(gòu)

各種分子篩最根本的區(qū)別是晶體結(jié)構(gòu)的不同，不同分子篩具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。硅鋁酸鹽分子篩骨架的最基本單元是硅氧四面體和鋁氧四面體，四面體的中心是硅或鋁原子，其周圍與四個(gè)氧原子相連，硅(鋁)氧四面體通過共用頂點(diǎn)氧原子連接。磷鋁酸鹽分子篩中，磷氧四面體和鋁氧四面體嚴(yán)格交替連接，骨架上的鋁原子和磷原子可以被其他主族和過渡金屬元素所替代。

鋁硅氧四面體

通過共用頂點(diǎn)的氧原子，所有的硅氧四面體和鋁氧四面體相互連接成多元環(huán)，常見的有四元環(huán)、六元環(huán)和八元環(huán)。多元環(huán)的孔徑被人們稱為分子篩的窗口，被吸附的分子可以通過八元環(huán)(直徑420pm)或更大的多元環(huán)(如十二元環(huán))進(jìn)入分子篩內(nèi)部。由于六元環(huán)的孔徑為220pm，四元環(huán)的孔徑當(dāng)然更小，所以一般分子是通不過的。小于窗口孔徑的分子進(jìn)入分子篩內(nèi)部扣被吸附，而大于孔徑的分子進(jìn)不去，從小晶粒間的空隙中通過。這樣，分子篩就起到了篩選分子的作用。

硅鋁四面體形成的四元環(huán)、六元環(huán)、八元環(huán)、二十元環(huán)等，環(huán)上的四面體再通過共用頂點(diǎn)相互連接可以形成三維骨架，骨架是中空的，人們稱之為空穴，可形象地稱其為籠。

1、α籠，12個(gè)四元環(huán)、8個(gè)六元環(huán)和6個(gè)八元環(huán)可以組成一個(gè)α籠，共有26個(gè)面，48個(gè)頂角?？涨坏挠行w一般為760A3，其平均直徑為1140pm。它是A型分子篩中起主要作用的籠，根據(jù)被吸附物質(zhì)的直徑大小不同，每籠可能容納25個(gè)H2O，或19個(gè)NH3，或12個(gè)CH3OH，或9個(gè)CO2，或4個(gè)C4H10。

分子篩晶體結(jié)構(gòu)

2、β籠，由8個(gè)六元環(huán)和6個(gè)四元環(huán)構(gòu)成的籠叫做β籠，它共有24個(gè)頂角，每個(gè)頂角上都有1個(gè)硅(或鋁)原子;每條邊上都有1個(gè)氧原子?？涨坏挠行w積一般為160A3，其平均直徑為660pm。β籠的構(gòu)型可以理解成一個(gè)正八面體經(jīng)削去八個(gè)角后所形成的一種空間構(gòu)型。β籠的進(jìn)一步相互連接就可以形成A型、X型、Y型分子篩。

3、γ籠，是由6個(gè)四元環(huán)組成的一個(gè)立方體，有8個(gè)頂角，由于四元環(huán)孔徑極小，只有100pm，一般分子進(jìn)不到里面去。

籠結(jié)構(gòu)

4、八面沸石籠，是一個(gè)由18個(gè)四元環(huán)和4個(gè)十二元環(huán)所組成的26面體。八面混石籠是X型和Y型分子篩的最主要孔穴，十二元環(huán)是八面沸石籠的主要構(gòu)成部分，被吸附分子可以通過十二元環(huán)進(jìn)入籠中。