
圖1 商業化分子篩產品示意圖

圖 2:(左圖)2019年全球分子篩不同應用領域需求量占比;(右圖)吸附劑主要應用領域占比

圖3 常見的商用分子篩類別

圖4 賽默飛的球差校正透射電鏡Spectra 300與不同分子篩樣品以及孔道吸附有機分子的成像

圖5 賽默飛Apreo掃描電鏡觀察分子篩的合成形貌特征
備注2:介孔材料被定義為一個具有2-50 nm范圍內的孔尺寸和孔隙的有序結構。這些的孔徑可以通過選擇使用的表面活性劑來改變和調節。

介孔二氧化硅材料的合成可以追溯到1970年的,日本科學家Yanagisawa T 與Kuroda K等。之后美孚研發公司在1992年已經成功使用液晶模板機制從鋁硅酸鹽凝膠中合成介孔固體,稱為MCM-413,此時,才被認為是介孔材料合成的真正開始。這個成功可以和Mobil的科學家們在20世紀70年代的另一偉大成果,ZSM-5的成功合成相提并論。
備注3:MCM是Mobil Composition of Matter, Mobil Crystalline Materials的簡稱。主要有美孚石油公司的科研人員,以硅酸乙酯為硅源,通過基于膠束的軟模板的方法合成的。MCM系列中,比較有名的是MCM-41 (Mobil Composition Of Matter N. 41)。MCM-41中是有規整的圓柱形介孔排列而成的一維孔道結構。介孔孔徑可以在2 – 6.5 nm之間可調。相比于分子篩,MCM-41中沒有Bronsted酸位;由于其孔壁很薄且硅基單元交流度不高,因此其水熱穩定性不好。最早關于MCM-41合成的論文發表于1992的JACs上。
備注4:SBA系列介孔硅材料的命名來源于加州大學圣芭芭拉分校,是Santa Barbara Amorphous的簡稱。其中,名氣比較大的是SBA-15。SBA-15是趙東元老師的成名作,于1998年發表在Science上。SBA系列的介孔硅材料也是使用軟模板法合成的,其孔徑在5 - 30 nm的范圍內可調。由于SBA-15的孔壁較厚,材料的水熱穩定性較MCM系列材料要好一些。在煅燒過程中能夠去除掉鑲嵌在孔壁中的表面活性劑,進而產生微孔結構,因此SBA-15是同時含有微介孔的多維孔材料。

圖7 不同類型的介孔二氧化硅(MSN)的模型

圖8 MCM-41的形成機理
參考資料
1.http://www.jlindus-chem.com/Molecular-sieve-3A_1253.html
2.Reema Narayan et al. Mesoporous Silica Nanoparticles: A Comprehensive Review on Synthesis and Recent Advances. Pharmaceutics. 2018, 10(3), 118.
3.Krukemeyer, M.G et al. History and Possible Uses of Nanomedicine Based on Nanoparticles and Nanotechnological Progress. J. Nanomed. Nanotechnol. 2015, 6, 1-7.
4.Beck J S, Vartuli J C, Roth W J, et al. A new family of mesoporous molecular sieves prepared with liquid crystal templates[J]. Journal of the American Chemical Society, 1992, 114(27): 10834-10843.
5.Zhao D, Feng J, Huo Q, et al. Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores[J]. science, 1998, 279(5350): 548-552.
6.Corma A. From microporous to mesoporous molecular sieve materials and their use in catalysis[J]. Chemical reviews, 1997, 97(6): 2373-2420.
7.Kresge C T, Roth W J. The discovery of mesoporous molecular sieves from the twenty year perspective[J]. Chemical Society Reviews, 2013, 42(9): 3663-3670.
8.Koohsaryan E, Anbia M. Nanosized and hierarchical zeolites: A short review[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(4): 447-467.
9.徐如人, 龐文琴, 霍啟升. 分子篩與多孔材料化學[M]. Ke xue chu ban she, 2015.
免責聲明
- 凡本網注明“來源:化工儀器網”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的,應在授權范圍內使用,并注明“來源:化工儀器網”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。
- 本網轉載并注明自其他來源(非化工儀器網)的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。