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可以看一下氢型Y沸石的交换过程

再来看一下稀土Y交换过程

对于钠Y沸石一般用铵离子进行交换这样可以得到

氢型的沸石分子筛

因为铵根离子会比较小

整个氯化氨的水溶液分子也比较小

很容易实现这种氢型的

可以大量的把钠离子给去除

当然也只能去除到一定的程度 比较低的

钠含量是ppm级的

在讲到氢型Y分子筛的时候

可以看到非常有意思的现象就是Y沸石和X沸石

都是属于八面沸石的

但是一般讲的只有氢Y沸石

基本上没有看到氢X沸石分子筛

实际上这个问题可以同样通过今天的论述

可以得到 因为X Y沸石最主要的区别是

它硅铝比不一样 X沸石

它那铝含量越多

这个使得它在铝含量越多了

铵根离子交换完以后

它交换的数目越多 越多它会在

部烧的过程中产生氨气

它这部分会破坏分子筛的晶格 也就是说

因为X沸石比较不稳定

使得没法通过这个传统的离子交换法

焙烧得到酸催化剂

这个做为常识给大家补充一下 就是为什么

沸石分子筛里面经常

看到只有氢Y外没有氢X沸石分子筛

同样的就可以看到离子交换过程中

如果硅铝越高它越稳定

ZSM－5甚至有时候可以用

盐酸直接进行离子交换

就可以得到氢型的沸石

就这样就节省铵根离子的交换过程

再来看下经常要做双功能催化剂

就是金属型的沸石分子筛就只能是

生成了铵型铵型的和金属离子的

一定要注意这是 不能够避免的

铵型分子筛肯定是要生成的

这种催化剂在加氢裂化

选择性加氢或异构化反应里面用的非常多

来看一下离子交换的结果

就是就铵型铵根离子来交换钠

一般来说由于Y分子筛不同阳离子位置

首次交换一般交换度只能到68%

大概前面讲了二次 三次的交换

质子能够被 或钠离子能够被氨跟离子取代外

六方柱楼里面是很难被取代的

为了解决这问题

如何来提高它离子交换程度

就要考虑到一般考虑的是

要通过多次的离子交换

为什么要多次的离子交换 是因为

六方柱棱里面虽然还是钠离子

但是如果第一次交换完以后比如交换了68%

高温一焙烧就生成氢的质子

通过高温的作用会使得六方柱棱里面的钠离子就跑出来

每焙烧一次它形成平衡

钠离子在整个的沸石分子筛里面再分布

这样经过多次交换

就可以 最终把钠离子给扩散出来

一般就会发现这种Y型分子筛的交换

是非常缓慢的工作

一般要求是在比较高温的条件下

甚至在类似动态的多次浸渍的的过程中

同时要注意一点前面说过

Y分子筛前面说了

之所以会不存在氢的X是因为它不稳定

这种多次交换多次焙烧过程会造成结果就是

会导致沸石分子筛

骨架 结构发生变化 稳定性影响是非常大的

这种钠Y沸石

通过多次交换它结晶度会下降了很多

这也是在催化剂制备过程中

很容易出现的问题

下面以具体例子给大家介绍一下

既然这Y沸石分子筛 交换这么困难

在催化剂制备过程中

怎么来设计或是避免这个问题 或是利用这个问题

在石油化工里面用的最多的

可能最广的并不是贵金属催化剂

而是加氢处理催化剂或加氢催化剂

钴钼催化剂 镍钼催化剂

那如果要把Y沸石里面引入到钴钼

就要知道整个Y沸石分子筛

它最大表面积内表面

很显然要把钴和钼把它引入进去

这个时候就要考虑那多组分的金属离子的交换

这个时候可以采用

利用钴钼源的钴源和钼源的状态

或水合离子状态可以进行设计

可以先用金属阳离子的钴离子交换钠

这样 可以把一部分钠给除掉

另一部分钼酸铵 本身会有铵根离子

铵根离子又会交换出钴

这样铵根离子交换后焙烧完生成B酸中心

而钴交换下来在笼里面

又会使得 生成钴酸钼

这样就可以使得既能够产生酸性位

又能够产生 复合盐

这样它分散性就非常好

这个过程就避免了就直接把钠型变成铵型的

就完全充分利用了金属钴的特点

还有用的钼酸氨盐的特点

特别是钼酸氨是阴离子

钼酸根离子 而交换完的钴离子是阳离子

正好组成钴酸盐

这是非常重要的用法

可以把它总结起来就是交换离子

一定要考虑到分子筛的影响

一定要想到就是不同离子 电场强度是不一样的

酸也是不一样的

要知道交换完以后

如果Y分子筛

如果把稀土进到六方棱里面

要把它再拿出来

就一进去拿出来肯定是不容易的

可能六方柱笼可能只能吸附阳离子

铈离子肯定由原来的三价态或四价态

一定要变成接近一价态 这个时候

它可能是很难变成的或是变成程度不一样会影响到

整个笼里面的 电场强度或者是酸强度

这样会影响到酸催化里面经常讲的

正碳离子的反应活性

可以说 虽然说离子交换法

在沸石分子筛里面用法非常广 而且非常简单

但是实际上要是阐述

离子交换法生成的沸石分子筛的催化性能

实际上它复杂程度是非常高的

特别是现在还很难定量出

在沸石分子筛里面的精确的定位

它一定是在超笼里面或一定在β笼里面

另外离子交换离子

不仅仅会影响到电场强度 酸强度

还会影响到整个沸石的孔的结构变化

把钠型ZSM-5沸石

本来孔很大但变成铵型

氢型后它孔会变小

对二甲苯的选择性性会更高

举一个简单的例子

经典的例子就是

吸附分离或者干燥剂里面用的A型沸石

存在3A 4A

所谓的3A 4A像实际上就是离子状态不同

4A是钠型的 3A是钾型的 而5A是钙形的

可以通过这样钙离子的交换程度会看到

我对于钠A分子筛钠0.4纳米 二氧化碳是能够通过去的

对于异丁烷是很难通出去的

对于正丁烷发现随着钙含量的增加

吸附能量是逐渐增加的

孔径是逐渐增大的

就可以通过这样改变离子交换的离子引入程度

改变沸石吸附的选择性

这在选择性吸附里面

用途也是非常广的

在结束离子交换法之前再做最后总结就是

来最终来比较一下

平衡吸附法和离子交换法来制备

高分散的负载型金属催化剂关系的和区别

希望大家就通过这样地靠题

对界面化学或是利用界面化学

制备高分散的高角载量的催化剂的方法

有深刻的印象

首先来看一下最主要的区别

前面实际上给大家强调

这种平衡吸附法

平衡吸附法离子交换法

负载量是不一样的

之会存在负载量不一样

实际上最重要的是因为平衡吸附法是通过静电作用

再通过化学键合

生成了水合离子

通过缩合生成离子簇

而离子交换法仅仅是反离子之间的交换过程很简单

如果采用同一种载体

负载量肯定平衡吸附法会比较高

另外可以认为平衡吸附法

因为可以利用聚合离子的尺寸

通过调整pH值的反应条件

可以控制离子簇的大小

它可以控制最终的颗粒尺寸大小 它可调性是更强的

而离子交换法

因为只能够交换单一的同一种离子

它粒径的控制范围

如果不考虑焙烧烧结影响

它是不如平衡沉积法的

这是第二个区别

另外就是说的

平衡吸附法要发生强的相互作用是靠缩聚反应

会伴随着pH值的大量变化

而离子交换法仅仅是离子交换的过程

pH变化是不大的

当然都说了这两个方法是一种界备化学

它肯定有本质的联系

它都是一种固液界面的界面上的化学反应

它本质都是跟等电点有关系

等电点跟pH值 跟温度影响很多

当然甚至还可以举出很多的例子

刚才载体的性质

跟金属盐的种类等等都有很大关系

希望大家课后可以进一步的去总结

通过这思考题 去思考两种方法的最主要的区别

除了前面刚刚讲的这种制备方法上的区别

要得到催化剂可以从性质角度上讲

它也会存在区别就是刚刚说的

它可以得到高分散的就会控制

颗粒之间的帆布或者密度

但是它最大的区别

实际上就是在负载量量会影响整个催化剂的

单位质量催化剂的活性

这是另外区别