沸石
沸石是一种含有水架状结构的铝硅酸盐矿物群，最早发现于1756年。瑞典矿物学家克朗斯提（Cronstedt）发现有一类天然铝硅酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为沸石（瑞典文：zeolit），其名稱來自希腊文“ζέω (zéō)”（意思為沸騰的）和“λίθος (líthos)”（意思為石頭）。此后人们对沸石的研究不断深入。[1]
沸石族礦物主要由矽、鋁、氧組成，其化學通式為Mn+
1/n(AlO
2)−
(SiO
2)
x･yH
2O，這裡的Mn+
1/n 為金屬離子或氫離子，這些陽離子可以跟電解質溶液中的其他陽離子交換。[2]
晶体结构中有许多空腔（笼）和连接空腔的通道，水分子位于其中，可由通道运输。晶体和集合体形态及解理随着晶体结构的不同而异，一般呈浅色，玻璃光泽，硬度3－3.5，比重2.0－2.4。
沸石族矿物由低温热液作用形成，见于喷出岩，特别是玄武岩的孔隙中，也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。
1932年，McBain提出了“分子筛”（Molecular sieve）的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。沸石用作分子筛，可以吸取或过滤其他物质的分子。虽然沸石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。
除了天然产品外，也可由人工合成，人造沸石是：磺酸化聚苯乙烯，天然沸石：铝硅酸钠。
用途
[编辑]A型沸石
[编辑]A型沸石，代号LTA，是应用最广的人造硅酸盐沸石。典型品种组成为|Na12(H2O)27/8|[Al12Si12O48]，|Na64(H2O)326.71|[Si96Al96O384]或|Na91.7|[Si96Al96O384]。孔穴十分巨大。该型始于立方晶系，具立方面心晶胞，晶胞参数 = 24.6Å左右。A型沸石具有吸附水分子的良好性能，干燥性能很高，易再生，可反复使用。5A型可以高效分立正丁烷和异丁烷，3A型可干燥乙烯、丙烯等气体。[3]
磷酸铝沸石
[编辑]磷酸铝沸石，代号AFI，又称介孔磷酸铝(meso-porous aluminum phosphates)。典型组成是AlPO4。属于六方晶系， = 13.827Å， = 8.580Å。磷酸铝沸石具有优良的反应活性，可以制备单层碳纳米管；亦可用作催化剂，将乙烷氧化为乙二酸。[4]
参見
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ Cronstedt AF. Natural zeolite and minerals. Svenska Vetenskaps Akademiens Handlingar Stockholm. 1756, 17: 120.
- ^ Nayak, Yogeesha N.; Nayak, Swarnagowri; Nadaf, Y. F.; Shetty, Nitinkumar S.; Gaonkar, Santosh L. Zeolite Catalyzed Friedel-Crafts Reactions: A Review. Letters in Organic Chemistry. 2020, 17 (7): 491–506 [2023-04-24]. S2CID 201222323. doi:10.2174/1570178616666190807101012. （原始内容存档于2023-04-04） （英语）.
- ^ 无机化学. 高等教育出版社. 2002年第二版: 938页. ISBN 978-7-04-011583-3.
- ^ 无机化学. 高等教育出版社. 2002年第二版: 939页. ISBN 978-7-04-011583-3.
