介孔分子筛应用领域研究

青年文学家

介孔分子筛应用领域研究

王 琪 沈阳理工大学应用技术学院能源工程系 辽宁 抚顺 113122

摘 要：自二十世纪九十年代，介孔分子筛逐渐成为材料、化学、物理等学科的研究热点。

文中简要介绍了介孔分子筛材料应用领域。

关键词：介孔分子筛,介孔分子筛材料,应用领域作者简介：王琪（1982-），男，辽宁沈阳人，沈阳理工大学应用技术学院，能源工程系，助教。

[中图分类号]：O643.32 [文献标识码]：A [文章编号]：1002-2139(2011)-06-0240-01

自二十世纪九十年代，介孔材料逐渐成为材料、化学、物

理等学科的研究热点。该种材料所具有的巨大的比表面积使其具有很高的活性和极大的吸附容量，大的孔径可固定或装填大的活性化合物，减少反应物的扩散限制，使反应可在体内进行。而且其所具有的规则可调节的纳米级孔道，可作为担载纳米微粒的“微型反应器”，从而为人们从微观角度研究纳米材料“客体”在介孔材料“主体”中组装或负载时可能具有的尺寸效应、表面效应及量子效应等奇特功能提供了重要的物质基础。

一、介孔分子筛

按照国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义，孔道尺寸小于2.0 nm的分子筛为微孔分子筛；孔径介于2.0～50 nm为中孔分子筛。其中孔径介于2.0~10 nm之间的为介孔分子筛，介孔的意思是介于微孔和大孔之间；而孔径大于50 nm为大孔分子筛，有时也将小于0.7 nm的微孔称为超微孔，大于1 μm的大孔称为宏孔。

介孔分子筛是以表面活性剂为模板剂，利用溶胶—凝胶、乳化、或微乳等化学过程通过有机物和无机物之间界面作用组装生成。介孔分子筛的特点是通常具有规则的孔结构、孔分布窄、高比表面积。介孔分子筛的孔径大且可调、孔道规整、比表面积高在涉及大分子的吸附、分离、催化方面大有前景。

二、介孔分子筛的应用

介孔分子筛一诞生就得到国际物理学、化学与材料界的高度重视，并迅速发展成为跨学科的热点之一。介孔分子筛虽然目前尚未获得大规模的工业化应用，但它所具有的孔道大小均一、排列有序、孔径可在＜2 nm～50 nm范围内连续调节等特性，使其在化学工业、生物技术、环境能源等领域具有重要的应用意义。

1、化工领域的应用　

介孔分子筛具有较大的比表面积，相对大的孔径以及规整的孔道结构，可以处理较大的分子或基团，是很好的择形催化剂。特别是在催化有大体积分子参加的反应中，介孔分子筛显示出优于沸石分子筛的催化活性。因此，介孔分子筛的使用为重油、渣油等催化裂化开辟了新天地。介孔分子筛直接作为酸碱催化剂使用时，能够改善固体酸催化剂上的结炭，提高产物的扩散速度，转化率90％，产物的选择性达100％。除了直接酸催化作用外，还可在介孔分子筛骨架中掺杂具有氧化还原能力的过渡元素、稀土元素或者负载氧化还原催化剂制造接枝材料。这种接枝材料具有更高的催化活性和择形性，这也是目前开发介孔分子筛催化剂最活跃的领域。

2、生物医药领域的应用　

一般生物大分子如蛋白质、酶、核酸等，当它们的分子质量大约在1万～100万之间时尺寸小于10 nm，相对分子质量在1000万左右的病毒其尺寸在30 nm左右。介孔分子筛的孔径可在2－50 nm范围内连续调节和无生理毒性的特点使其非常适用于酶、蛋白质等的固定和分离。实验发现，葡萄糖、麦芽糖等合成的有序介孔材料既可成功地将酶固化，又可抑制酶的泄漏，并且这种酶固定化的方法可以很好地保留酶的活性。

3、在环境保护领域的应用

介孔分子筛在分离和吸附领域也有独特应用。在湿度为20％～80％范围内，介孔分子筛具有可迅速脱附的特性，而且吸附作用控制湿度的范围可由孔径的大小调控。同传统的微孔吸附剂相比，介孔分子筛对氩气、氮气、挥发性烃等有较高的吸附能力。许多场合需要从某些气体中脱除二氧化碳及其他酸性气体(如天然气纯化、工业废气处理、空气净化等等)，由于成本低、易操作等优点，固体吸附剂为首选，研究发现胺功能化的介孔材料具有吸附量高、选择性好的特点，优于传统的吸附剂。

三、结语

随着介孔分子筛改性技术的发展及介孔分子筛材料的增多，介孔分子筛材料将越来越受到人们的青睐，其应用领域也会越来越广泛。

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