一類天然或人工合成的沸石型水合矽鋁酸鹽(見彩圖)。具有多孔的骨架結構,在結構中有許多孔徑均勻的通道和排列整齊、內表面相當大的空穴。這些晶體隻能讓直徑比空穴孔徑小的分子進入孔穴,從而可使不同大小的分子得以分離,起到篩選分子的作用。

合成分子篩>

A型分子篩模型

X和Y型分子篩模型 吉林大學化學系供稿

Y型分子篩微觀籠子結構(放大80萬倍) 中國科學院大連化學物理研究所供稿

  分子篩除瞭天然的各種沸石外,人工合成的已有幾十種,最常用的有A型、X型、Y型和絲光沸石等幾種(見表)。其化學式為:

幾種常用的分子篩

在矽鋁酸根中Al3+Si4+數目的總和與O2-數目之比為1:2,表示它們都是骨架狀矽酸鹽。為瞭保持骨架的強度,酸根中Al3+的數目不得超過Si4+的數目。矽鋁比高的分子篩強度大,耐酸、耐熱。式中M為中和骨架電性的金屬離子,通常是Na+K+Ca2+等,這些離子可以部分或全部被半徑小、電荷多的金屬正離子取代,這時骨架結構基本不變,但對分子篩的性能有很大影響;式中m為分子篩結構中水分子的摩爾數。這些水分子可以加熱除去,使分子篩內表面增大。

  在矽鋁酸根中,SiO4四面體和AlO4四面體都是通過共用角頂氧原子連接而成多元環,最常見的有四元環和六元環,多元環的孔徑是分子篩的窗口,被吸附的分子可通過窗口進入內部。

  在A型分子篩中有α籠、β籠和立方體籠;在X和Y型分子篩中有β籠、八面沸石籠和六方柱籠等(圖1、圖2)。

  分子篩廣泛用於分離技術,例如分離蛋白質、多糖和合成高分子等。分子篩還可用來幹燥氣體或液體和做催化劑或載體。