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多相催化反应是在固体催化剂上进行的,催化活性与催化剂的晶孔大小有关。沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体时,催化反应的进行受到沸石分子筛晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应起着选择性作用。在一般反应条件下沸石分子筛对反应方向起主导作用,呈现了择形催化性能,这一性能使沸石分子筛作为催化新材料具有强大生命力。
碳分子筛是一种碳素吸附剂,由碳组成的多孔物质,孔结构模型为无序堆积碳素结构。碳分子筛是非计量化合物,其重要性质是基于它的微孔结构。它分离空气的能力,取决定于空气中气体在碳分子筛微孔中的不同扩散速度,或不同的吸附力,或两种效应同时起作用。
碳分子筛的主要成分为元素碳,外观为黑色柱状固体。因含有大量直径为4埃的微孔,该微孔对氧分子的瞬间亲和力较强,可用来分离空气中的氧气和氮气,工业上利用变压吸附装置(PSA)制取氮气。
碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离氧气、氮气的目的。在分子筛吸附杂质气体时,大孔和中孔只起到通道的作用,将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中,微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。如前图所示,碳分子筛内部包含有大量的微孔,这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内,同时限制大直径分子的进入。由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异,气体混合物的组分可以被有效的分离。
在化学工业中,分子筛常用于分离和纯化有机化合物、气体分离和催化反应等。在环保领域,分子筛可以用于废气处理和水处理等方面。总之,分子筛是一种很重要的材料,在各个领域都有广泛的应用前景。
分子筛具有很多优点,如高度规则的孔道结构、可控的孔径大小、高度选择性的吸附和分离能力、化学稳定性和热稳定性等;因此,它被广泛应用于多种领域,如空气分离、催化剂、吸附剂、分离剂、气体干燥、脱色剂、医药等。