沸石分子筛结构图及说明

    沸石分子筛是一类重要的无机微孔材料，具有优异的择形催化、酸碱催化、吸附分离和离子交换能力，在许多工业过程包括催化、吸附和离子交换等有广泛的应用。沸石分子筛的基本骨架元素是硅、铝及与其配位的氧原子，基本结构单元为硅氧四面体和铝氧四面体，四面体可以按照不同的组合方式相连，构筑成各式各样的沸石分子筛骨架结构。

    沸石分子筛分为α笼和β笼是A、X和Y型分子筛晶体结构的基础。α笼为二十六面体，由六个八元环和八个六元环组成，同时聚成十二个四元环，窗口最大有效直径为4.5A，笼的平均有效直径为11.4A；β笼为十四面体，由八个六元环和六个四元环相连而成，窗口最大有效直径为2.8A，笼的平均有效直径为6.6A。
    A型分子筛属立方晶系，晶胞组成为Na12(Al12Si12O48).27H2O。将β笼置于立方体的八个顶点，用四元环相互连接，围成一个α笼，α笼之间可通过八元环三维相通，八元环是A型分子筛的主窗口。NaA（钠型）平均孔径为4A，称为4A分子筛，离子交换为钙型后，孔径增大至约5A，而钾型的孔径约为3A。
    X型和Y型分子筛具有相同的骨架结构，区别在于骨架硅铝比例的不同，习惯上，把SiO2/Al2O3比等于2.2～3.0的称为X型分子筛，而大于3.0的叫做Y型分子筛。类似金刚石晶体结构，用β笼替代金刚石结构中的碳原子，相邻的β笼通过一个六方柱笼相接，形成一个超笼，即八面沸石笼，由多个八面沸石笼相接而形成X、Y型分子筛晶体的骨架结构；十二元环是X型和Y型分子筛的主孔道，窗口最大有效直径为8.0A。阳离子的种类对孔道直径有一定影响，如称作13X型分子筛的NaX，平均孔径为9～10A，而称为10X型分子筛的CaX平均孔径在8～9A，Y型分子筛的平均孔径随着硅铝比和阳离子种类的不同而变化。ZSM-5分子筛属于正交晶系，具有比较特殊的结构，硅氧四面体和铝氧四面体以五元环的形式相连，八个五元环组成一个基本结构单元，这些结构单元通过共用边相连成链状，进一步连接成片，片与片之间再采用特定的方式相接，形成ZSM-5分子筛晶体结构。因此，ZSM-5分子筛只具有二维的孔道系统，不同于A型、X型和Y型分子筛的三维结构，十元环是其主孔道，平行于a轴的十元环孔道呈S型弯曲，孔径为5.4 × 5.6A，平行于c轴的十员环孔道呈直线形，孔径为5.1 × 5.5A。

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