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微孔分子筛的应用领域与发展前景

微孔分子筛的应用领域与发展前景
    半个世纪以来,分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料与离子交换材料三大主要应用领域在石油加工、石油化工与精细化工和环境化工中起着越来越重要的作用。虽然如此,分子筛在上述三大传统领域中的作用尚有很大的发展前景,首先,至今(2013年)已知结构的分子筛已达213种,且从组分元素与骨架结构的多样性来看,尚有很大的发展空间。然而至今为止真正以用于工业规模的仅A型、X型与Y型八面沸石、丝光沸石、ZSM-5、ZSM-11、MCM-22、L型、B型、毛沸石、RHO、CHA、AEL型与TS,以及SAPO-34、SAPO-11、SAPO-31等不到二十种。

ZSM-5分子筛

    据推测,在未来的、二十年中,由于精细化工、中间体化工大量发展的需要以及石油加工、石油加工与煤化工传统应用领域的更新与发展,将进一步推动分子筛在催化与吸附分离应用领域的大发展。
    其次,近20年来由于分子筛新催化领域的开拓,诸如分子筛的碱催化、超大微孔分子筛催化、氧化还原催化与分子筛的手性催化等,以及含微孔多级孔复合材料的兴起,更促使双功能以至多功能分子筛催化剂的进步。这将为分子筛在催化与吸附分离领域的进一步发展提供强有力的基础。
    再次,由于上述结构与性能的多样性和可调控性,在此基础上发展且开拓出了大批以微孔物质为基体的先进功能材料,其中最重要的是微孔基主客体先进功能材料的开拓。
根据组装客体物质的不同,可以将微孔主客体复合材料分为以下四类。第一类是多孔主体与金属或金属簇构成的复合体系;第二类是多孔主体与聚合物及碳物质形成的复合材料,其中碳物质包括碳纳米管和富勒烯等;第三类主要是由多孔主体的孔道或腔笼中形成的无机半导体等功能纳米粒子构成的主客体复合材料;第四类是多孔主体与有机分子、金属配合物、簇合物、超分子 药物分子等形成的主客体材料。考虑到主体材料孔径大小、客体分子尺寸和性质,人们开发出了不同的组装、嫁接、锚装、负载等手段制备、合成出大批具有特定性能的复合客体材料,与其特定的聚集态诸如各种功能与类型的膜、纳米态,特殊形貌与完美的晶体。这些材料借高分散客体物种的功能,或主客体物种的协同功效应,发展与开拓出大批特定功能,且形成了一个具有重要发展前景的新科学领域。