沸石分子筛的性能与应用课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,分子筛与多孔材料,分子筛与多孔材料,2,主要内容,典型的沸石型分子筛结构,典型的类沸石分子筛结构,分子筛的主要性能与应用,2主要内容典型的沸石型分子筛结构,3,Zeolite Structure,Primary building blocks are SiO,4,-4,and AlO,4,-5,tetrahedra,linked by corner sharing oxygens,Si,Al,Zeolite A (LTA),金属阳离子存在于晶穴、晶孔和孔道中，水分子充满整个空旷的骨架。阳离子可被其它阳离子所交换，水可通过加热脱去，硅,(,铝,),氧骨架也可在一定条件下发生变化,(,如部分脱铝,),。这些结构特点，正是它具有各种特性的内在原因。,3Zeolite StructurePrimary buil,4,Frame structure of zeolite,4 Frame structure of zeolite,5,Framework Type Code,Previously called Structure Type Code.,Three capital letters (IUPAC Commission on Zeolite Nomenclature, 1978).,Usually derived from the name of the type materials (Appendix D in the Atlas).,For interrupted frameworks the 3-letter code is preceded by a hyphen (,-,).,For intergrown materials, the,*,denotes a framework of a hypothetical end member.,Describing Frameworks Code Abbreviated Name Full Name,LTA,L,inde,T,ype,A,Zeolite,A,(Linde Division, Union Carbide),LTL,L,inde,T,ype,L,Zeolite,L,(Linde Division, Union Carbide),FAU,Fau,jasite,MFI ZS,M,-5 (,fi,ve),Z,eolite,S,ocony,M,obil five,-CLO,Clo,verite Four-leafed,clo,ver shaped pore opening,*BEA Zeolite,Be,t,a,5Framework Type CodePreviously,6,沸石分子筛膜,分子筛膜是最近十多年发展起来的一种新型无机膜材料（支撑体为金属和陶瓷等），它利用了沸石分子筛孔径均一、孔道呈周期性排列的结构特点，具备分子筛分性能，比表面积大，吸附能力强。这些特性使得沸石分子筛膜具有良好的分离性能，在许多膜过程中（如渗透汽化、气体膜分离、膜反应等）具有广阔的应用前景。沸石分子筛膜是近年来膜科学领域研究的热点，已经成为化工和材料两大学科共同的前沿课题。,目前制备和研究的沸石分子筛膜主要有,LTA,型（,NaA,）,FAU,型（,NaX,，,NaY,）, T,型,MFI,型（包括,ZSM,5,和,Silicalite,1,分子筛膜） 、,MOR,型（,Mordenite,）等。,水热合成法,制备分子筛膜,6沸石分子筛膜分子筛膜是最近十多年发展起来的一种新型无机膜材,7,晶质孔道材料的主要性能及应用,骨架组成的可调变性；,高表面积（,1,克沸石表面积约相当于,2,个篮球场约,900 m,2,）和高吸附容量；,吸附性质能被控制、可从亲水性到硫水性；,酸性或其它活性中心的强度和浓度能被调整：,孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺小,(0.5,1.2nm),范围之内；,孔腔内有较强的电场存在；,复杂的孔道结构对产物、反应物或中间物有形状选择性，避免副反应；,阳离子的可交换性；,分子筛性质，分离混合物可以基于它们的分子大小、形状、极性、不饱和度等；,较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境中商较高的稳定性，而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性；,可再生，如加热或减压除去吸附的分子，离子交换除阳离子。,7晶质孔道材料的主要性能及应用骨架组成的可调变性；,8,催化,吸附,分离,离子交换,纳米组装,光电材料,储能,晶质孔道材料的主要应用领域,8催化晶质孔道材料的主要应用领域,9,分子筛具有明确的孔腔分布，极高的内表面积（,600m,2,/s,）良好的热稳定性（,1000,），可调变的酸位中心。,当反应物和产物的分子线度与晶内的孔径相接近时，催化反应的选择性常取决于分子与孔径的相应大小。这种选择性称之为,择形催化,。,导致择形选择性的机理有两种，,一种,是由孔腔中参与反应的分子的扩散系数差别引起的，称为质量传递选择性；,另一种,是由催化反应过渡态空间限制引起的，称为过渡态选择性。,1.,分子筛的择形催化,9分子筛具有明确的孔腔分布，极高的内表面积（600m2/s）,10,分子筛,固体酸,-,碱,固体酸：,一般认为是能够化学吸附碱的固体，也可以了解为能够使碱性指示剂在其上面改变颜色的固体。,固体酸,分为布朗斯特（,Br,nsted,）酸和路易斯（,Lewis,）酸。,Br,nsted,酸,-,碱,:,B,酸,B,碱的定义为：能够给出质子的都是酸，能够接受质子的都是碱，所以,B,酸,B,碱又叫质子酸碱。,Lewis,酸,-,碱,:,L,酸,L,碱的定义为：能够接受电子对的都是酸，能够给出电子对的都是碱，所以,L,酸,L,碱又叫非质子酸碱。,10分子筛固体酸-碱固体酸：一般认为是能够化学吸附碱的固体，,11,Acid Sites,Zeolite as synthesized,Lewis acid form,Na,+,Na,+,+H,2,O -H,2,O (500),Bronsted acid form,H,+,H,+,+,11Acid SitesZeolite as synthes,12,The Active Surface,Lewis Acidity: Cations, Al,3+,Broensted Acidity: Protons,Bi-functional: Acid + Metal Function (Highly Dispersed Pt, Rh, .),Bridging OH,Al,Si,O,H,C,12The Active Surface Lewis Aci,13,择形催化有,4,种形式,反应物择形催化,产物的择形催化,限制过渡状态选择性,分子交通控制的择形催化,13择形催化有4种形式反应物择形催化,14,A.,反应物择形催化,Reactant Selectivity,只有反应物分子的临界值径小于孔径时，反应物分子才有机会接触活性中心进行催化反应。,如,正己烷,和,3-,甲基戊烷分子的直径分别为,0.49,和,0.59nm,，前者进入,5A,沸石分子筛的晶孔内，后者则不能，表现出对反应物分子大小的选择性。,8,元环小孔分子筛,正己烷,三甲基戊烷,14A. 反应物择形催化 Reactant Selectiv,15,B.,产物择,形,催化,Product-selective catalysis,反应产物分子的临界直径小于孔口直径的可从晶孔中扩散出来，形成最终产物。那些构型复杂的分子不能通过孔口扩散出来，在孔内进一步裂解或异构化，变为临界尺寸小于孔口的产物而逸出。,Para-xylene,对位二甲苯,15B. 产物择形催化Product-selective,16,C.,限制过渡状态选择性,临甲基乙苯在氢丝光沸石（,0.66nm,）和脱阳离子,Y,型沸石（,1.25nm,）上的反应。,在,HM,沸石中由烷基转移生成烷基苯是行不通的。因为平均孔径,0.66nm,，容纳不下烷基转移时的过渡态二苯基甲烷（,1.2nm,），但可以生成其它较小的三烷基苯异构体的过渡态；,脱阳离子,Y,型沸石有超笼，空间有效直径达,1.25nm,，所以对均三烷基苯的生成没有阻碍作用。,16C. 限制过渡状态选择性临甲基乙苯在氢丝光沸石（0.66,17,过渡态选择性,10,元环中孔分子筛,正己烷,三甲基戊烷,Michael.D AIChE . J. 46 (2000) 2504,17过渡态选择性10元环中孔分子筛正己烷三甲基戊烷Micha,18,12,元环大孔分子筛,正己烷,三甲基戊烷,1812元环大孔分子筛正己烷三甲基戊烷,19,在具有两种不同形状和大小和孔道分子筛中，反应物分子可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂的活性部位，进行催化反应，而产物分子则从另一孔道扩散出去，尽可能地减少逆扩散，从面增加反应速率。,这种分子交通控制的催化反应，是一种特殊形式的择形选择性，称分子交通控制择形催化。,D.,分子交通控制的择形催化,0.510.56nm,0.540.56nm,Para-xylene,对位二甲苯,产物,反,应,物,19在具有两种不同形状和大小和孔道分子筛中，反应物分子可以很,20,分子筛催化应用实例,异丙苯,(isopropyl benzene),：,重要的基本有机化工原料，主要用于合成苯酚,(,在农药、医药、炸药及合成树脂方面有广泛用途,),。,以异丙苯,(IPB),生产过程为例，比较：,分别用,AlCl,3,催化剂和分子筛固体酸催化剂的合成工艺,无毒无害固体酸代替液体酸的成功实例,20分子筛催化应用实例异丙苯(isopropyl benz,21,异丙苯生产过程比较,烃化反应器,催化剂分离器,水洗系统,蒸馏系统,中和系统,产品,废气,苯,丙烯,AlCl,3,+HCl,水,NaOH,废酸,废渣,烃化反应器,蒸馏系统,产品,苯,丙烯,(a) AlCl,3,催化剂工艺,(b),分子筛固体催化剂工艺,21异丙苯生产过程比较 烃化反应器催化剂分,22,分子筛改造,AlCl,3,装置三废排放对比,高活性、高选择性,+,过程简化,投资,、过程效率,；,分子筛催化剂无毒无腐蚀性、可完全再生；,取得显著经济效益和环境效益。,比较项目,改造前,AlCl,3,工艺,采用分子筛工艺,IPB,产量,/,万,t,6.7,8.5,污水量,(t/h),9.6,0,稀盐酸,(kg/h),90,0,废气,(kg/h),211,4,废渣,(kg/h),126(,中和,Al(OH),3,滤饼,),4.6(,废催化剂,),22分子筛改造AlCl3装置三废排放对比高活性、高选择性+过,23,examples:,Catalysis,Zeolites are frequently used as acid catalysts,ion exchange zeolite so that extraframework cations are protons,ion exchange zeolite so that high charge extraframework cations bind water and release protons,Lewis acidity at defect sites,Can do carbenium,（碳正离子）,ion chemistry,23examples: CatalysisZeolites,24,Fluid Catalytic Cracking (FCC),流化床催化裂化,FCC is the most important industrial application of zeolites,Carried out using zeolite Y,High molecular weight hydrocarbons are broken down into lighter fragments,This cracking process is an acid catalyzed carbenium ion rearrangement,碳正离子重排,Zeolite inhibits formation of coke etc. .,24Fluid Catalytic Cracking (FC,25,Catalysis with zeolites,The majority of the applications make use of the acidic properties of zeolites,Acid sites can be introduced by ion exchange for NH,4+,followed by thermal decomposition,Alternatively, acid sites can be introduced by ion exchange for La,3+,followed by cation hydrolysis reactions, Ln,3+,+ H,2,O - Ln(OH),2+,+ H,+,25Catalysis with zeolitesThe m,26,Methanol to Gasoline or Olefins,甲醇汽油或石蜡,For MTO: SAPO-34 (CHA),For MTG: MFI,paraffin,石蜡,Gasoline can be made by the dehydration of methanol over ZSM-5!,26Methanol to Gasoline or Olef,27,Dewaxing,Unbranched hydrocarbons have high melting points and tend to form waxes.,Wax forming compounds in fuels are undesirable,Unbranched hydrocarbons can be selectively cracked in the presence of branched hydrocarbons using ZSM-5,27DewaxingUnbranched hydrocarb,28,Xylene isomerization,二甲苯异构化,p-xylene is needed for the production of polyesters,（聚酯）,Xylenes can be rearranged over ZSM-5,can selectively obtain p-xylene,28Xylene isomerization 二甲苯异构化p,29,2. Adsorption,Commercial Adsorbent Applications,Purification,Drying: LNG,液化天然气, Cracked gas, Insulation windows, refrigerant,CO,2,removal: Natural Gas, Cryogenic Air Sepns.,Sulfur Removal: sweetening of natural gas & liquified petroleum gas,Bulk Separations,n/i paraffins,石蜡,(LTA),Xylenes,二甲苯,(PAREX: FAU),Olefins,石蜡,separations,O,2,from air (LTA),Sugar Separations,29 2. AdsorptionCommercial A,30,3.,离子交换特性,沸石分子筛由于结构中,Si,和,Al,的价数不一，造成的电荷不平衡必须由金属阳离子来平衡。,合成时是引入钠离子，钠离子很容易被其他金属离子交换下来。由于金属离子在沸石分子筛骨架中占据不同的位置，所引起的催化性能也就不一样。通过离子交换，可以调节沸石分子筛晶体内的电场和表面酸度等参数。,在制备催化剂时可以将金属离子直接交换到沸石分子筛上，也可以将交换上去的金属离子，还原为金属形态。这比用一般浸渍法所得的分散度要高得多。,30 3. 离子交换特性沸石分子筛由于结构中Si和Al的价,31,离子交换性能表征指标,离子交换度,(,简称交换度,),：这是指交换下来的钠离子占沸石分子筛中原有钠离子的百分数。,交换容量：定义为,100g,沸石分子筛可以交换的阳离子摩尔数。,残钠量：指交换后在沸石分子筛中尚存的钠含量。,31离子交换性能表征指标离子交换度(简称交换度)：这是指交换,32,利用沸石分子筛的离子交换特性，可以制备性能良好的所谓双功能催化剂。,例如，将,Ni,2+,，,Pt,2+,，,Pd,2+,等交换到分子筛上并还原成为金属。这些金属将处于高度分散状态，就形成了一个很好的汽油选择重整双功能催化剂。,32利用沸石分子筛的离子交换特性，可以制备性能良好的所谓双功,33,沸石分子筛酸中心的形成和催化机理,合成的,NaY,型沸石分子筛在,NH,4,Cl,溶液中进行离子交换；,然后加热脱氨即可变成,HY,沸石分子筛。,由于氨的逸出在骨架中的铝氧四面体上就留下一个质子酸，这是,B,酸的来源。,质子酸的存在，就是引起催化裂化、烯烃聚合、芳烃烷基化和醇类脱水等正碳离子反应的活性中心。,33沸石分子筛酸中心的形成和催化机理,34,34,35,35,36,阳离子为活心中心的静电场极化活化理论,由于多价阳离子在分子筛中的分布不对称，在分子筛表面的多价阳离子和负电中心之间产生静电场，这个电场能使吸附的烃类分子极化为半离子对，具有活化被吸附分子的作用，因而产生较高的反应能力。,36阳离子为活心中心的静电场极化活化理论由于多价阳离子在分子,37,例如，一个,Ca,2,取代两个,Na,之后，它不是占据两个铝氧四面体之间的对称中心位置，而是比较靠近其中一个铝氧四面体，而远离另一个。,在,Ca,2,和较远的一个铝氧四面体之间产生静电场，,Ca,2,为正极，被吸分子处于该静电场中时，就会被极化，变为具有半离子对性质的分子，易于进行正碳离子反应。,37例如，一个Ca2取代两个Na之后，它不是占据两个铝氧,38,More sodium zeolite A is produced than any other zeolite,It is used as a water softener in powdered laundry detergents,Na,2,Z + Ca,2+,CaZ + 2Na,In countries with low waste water treatment standards it is more environmentally friendly than,polyphosphate,Sodium Zeolite A, used as a water softener in detergent powder,离子交换原理,.AVI,ion exchange applications,38 More sodium zeolite A is pr,39,4,A,分子筛的,Na,+,快速交换水中的,Ca,2+,、,Mg,2+,硬离子，使水软化,20,世纪初期，工业上就开始用天然的无机离子交换剂泡沸石来软化硬水。,394A分子筛的Na+快速交换水中的Ca2+、Mg2+硬离子,40,Other ion exchange applications,Zeolites with good selectivities for Cs and Sr are available,used to remove,137,Cs and,90,Sr from radioactive waste streams, concentrate waste prior to disposal,more robust than organic ion exchange resins,（比有机离子交换树脂更活泼）, not susceptible to radiation damage,40Other ion exchange applicati,41,4.,分离,Separations,Gas separations such as O,2,/N,2,Straight chain hydrocarbons from branched chains using Ca-A,straight chains are a problem for diesel fuel,straight chains are useful for detergents,（清洁剂）,Water from organics,extraframework cations coordinate to the water and remove it from the organic phase,41 4. 分离SeparationsGas separ,42,Silicon to aluminum ratio and hydrophobicitySi/Al,比与疏水性,Zeolites can be prepared with varying silicon to aluminum ratios,High silica zeolites are hydrophobic, they are not wet, they can select hydrocarbons from mixtures,Low silica zeolites are hydrophilic,42Silicon to aluminum ratio an,43,Hydrocarbon separations,Zeolite A can be used to separate straight chain hydrocarbons from a mix.,Straight chains used to make detergents,Ca/Na - A,直链的碳氢化合物分子，可以蠕动进入,A,型沸石的孔洞中，而有侧链的分子，因为截面积太庞大而受阻于外,.,43Hydrocarbon separationsZeoli,44,O,2,/ N,2,separations,N,2,is adsorbed more strongly than O,2,in zeolites with a low Si/Al ratio,This is a consequence of the quadrapole,（四极）,moment of N,2,interacting with the extraframework cations,Used for gas separation but it has the disadvantage of being a batch process,44O2 / N2 separationsN2 is ads,45,机载分子筛,分子筛对空气中的氮分子有很大的吸附力，而对氧分子的吸附力很小。根据分子筛“变压吸附解吸附”的原理，从飞机发动机来的增压气体先经过滤器进入减压器减压，然后由微机控制阀门交替地进入各个分子筛床气体经分子筛的微孔时，氮分子被吸附，剩下的就是含氧量很高的富氧气体了。其最大氧浓度可达,95,。从分子筛床流出的富氧气体再经呼吸调节器按要求供给飞行员。,作战飞机的飞行员都是自带氧气的，一般只能维持两个小时左右的飞行。而现代战争常需要一些飞机连续飞行,10,多个小时执行任务，而且飞得很高。如美国的,B-2,，它的几次使用都是从远离战区的美国本土起飞，连续飞行,10,多个小时。这些飞机上的飞行员是如何获得足够的氧气的？,45机载分子筛分子筛对空气中的氮分子有很大的吸附力，而对氧分,46,Sep. Purif. Techn.,2001, 25: 251-260,在乙醇脱水中的应用,46Sep. Purif. Techn., 2001, 2,47,Alcohol dehydrations,Alcohols can be dehydrated to give alkenes,（烯烃）,selectivity depends on pore size,47Alcohol dehydrationsAlcohols,48,在脱水反应中的应用,NaA,分子筛膜可以使反应生成的水及时排出， 进而打破反应的热力学平衡，使反应不断的往目标产物方向进行,J.Membr. Sci., 2002, 199: 117-123,48 在脱水反应中的应用 NaA分子筛膜,49,Feed solution(A/B, wt.% of A),Temp(,C,),Q(kg/(m,2,h),(W/E),Water/methanol (10),50,0.57,2 100,Water/acetone (10),丙酮,50,0.91,5 600,Water/dioxane (10),二氧杂环乙烷,60,1.87,9 300,Water/UDMH(95),100,3.95,52 000,UDMH : 1,1-,二甲基联肼,(1-1-dimethylhydrazine),，不对称,二肼,在其他有机物脱水中的应用,49Feed solution(A/B, wt.% of,50,Environmental Pressures,ZEOLITES & MOLECULAR SIEVES FOR ACTIVE AND SELECTIVE CATALYSTS & ADSORBENTS,INDUSTRY:,S, NOx, Aromatics,（芳香族）, VOC, Particulates,（粉尘微粒）, Greenhouse Gasses, Waste, .,HETEROGENEOUS CATALYSIS,TRANSPORTATION:,weight, emission, economy,FUELS / LUBES REFORMULATION,50Environmental PressuresZEOLI,51,5.,进展与展望,A schematic representation of the formation of a guest species, phthalocyanine,苯二甲蓝染料, , in a microporous material by (a) forming the microporous material around the guest and (b) assembly from smaller constituent molecules.,Science Progress (2002), 85 (4), 319,345,Microporous Materials,MARTIN P. ATTFIELD,功能化组装,515. 进展与展望A schematic represe,52,Host-Guest Antenna Materials,The hostguest composites with photonic antenna properties. The material generally consists of cylindrical zeolite L crystals the channels of which are filled with dye molecules. The synthesis is based on the fact that molecules can diffuse into individual channels. This means that, under the appropriate conditions, they can also leave the zeolite by the same way.,52Host-Guest Antenna Materials,53,a) Top: dye-loaded zeolite L antenna; blue-emitting donors inside the zeolite L transfer electronic excitation energy to red-emitting acceptors at the ends of the cylindrical crystal. Middle and bottom: fluorescence microscope images of an approximately 2000-nm-long crystal containing DMPOPOP in the middle part (blue, polarizer parallel) and Ox+ at both ends (red, polarizer perpendicular) on selective DMPOPOP excitation.,53a) Top: dye-loaded zeolite L,54,b) Top: antenna system with stopcock molecules as external traps,bottom: a schematic representation of a stopcock at the end of a zeolite L channel. The stopcock consists of a head, a spacer, and a label.,G.Calzaferri, et al. Angew.Chem.Int.Ed.2003,42:3732-3758,54b) Top: antenna system with,55,Examples for stopcock molecules,The space-filling models of a channel is shown (cut in half) with the stopcock to illustrate that the dimensions of the stopcock are appropriate.,a) fluorescent chemosensor,b) C,60,-based stopcock,c) molecular rectifier stopcock.,55Examples for stopcock molecu,56,纳米组装,在孔道材料基体上进行纳米组装，可得到米微与孔道材料本身所具备的特殊性质，如萤光增强效应、光学非线性增强效应、磁性异常性等。,例如：,通过沸石及中孔,MCM,41,中的聚合作用，在绝缘主体材料的孔道中形成多苯胺丝状导体,(,分子导线,),。,56纳米组装在孔道材料基体上进行纳米组装，可得到米微与孔,57,分子導線（,Molecular Wire）,分子导线（,Molecular Wire,）未来之发展不在于应用他传送大量电流,，,而是用于分子装置（,Molecular Device,）中,，,在接口或薄膜间传送电子,。,目前这些金属链错合物之长度约为,3 nm- 5 nm,。,奈米金屬線的尺寸,一束金屬線的尺寸,57分子導線（Molecular Wire）分子导线（Mol,58,非线性光学材料,KTP (KTiOPO,4,),在商业和军用激光里被广泛使用，包括实验室和医学系统，射程探测器，激光雷达，光通信和工业激光系统。,KTP,晶体特点：非线性光学系数大、接收角大、走离角小、宽的温度和光谱带宽、光电系数高和介电常数低、抗阻比值大,.,KTP,为孔道结构磷酸盐，含有,001,一维孔道，钾离子居于其中。这一结构特点决定了钾离子可在孔道中流动，从而可作离子导体或被离子交换。,通过在结构中引人适当的过渡金属离子，可氧化脱除其中的钾：,KNb,0.5,Ti,0.5,0P0,4,+1,4C1,2,KNb,V,0.5,Ti,0.5,0P0,4,+1,2KCl,脱钾后的,KTP,具有,1064nm,辐射的,SHG(second harmonic generation,二级谐波,),，而母体材料没有,SHG,，但相对于,KTP,来说，新制备的材料,KNb,V,0.5,Ti,0.5,0P0,4,和,K,0.5,Ta,V,0.5,Ti,0.5,OP0,4,都可产生,532nm,辐射的粉末,SHG,辐射。,58非线性光学材料KTP (KTiOPO4)在商业和军用激光,59,瓶中造船,(,Ship-in-the-bottle,),所谓瓶中造船，是指在沸石骨架,(,瓶,),中制造某些材料,(,船,),的过程。即沸石的组装技术。,复合非线性光学,(NLO),材料,Marlow,等人发现，吸附对硝基苯胺后的,AlPO-5,单晶在电场中透过偏振光后，与电场振动方向平行的,AlPO-5,晶体呈黑色，而垂直方向上的晶体则中间透明；将偏振光方向改变，情况则恰恰相反。,59瓶中造船 (Ship-in-the-bottle )所谓,60,沸石基半导体纳米材料,基于沸石的规整骨架结构和离子交换性制备,半导体纳米材料,。,规整性对被嵌入物质起约束作用。,NaY,沸石是常用的主体材料，在其骨架结构中有五种被,Na,+,离子占据的阳离子位，很容易被其他离子交换。交换后的,NaMY,沸石经氧气氛或硫气氛处理后，即可在,NaY,沸石的笼中形成半导体纳米材料，粒子的大小可以通过交换程度来控制。,60沸石基半导体纳米材料基于沸石的规整骨架结构和离子交换性制,61,C,60,in Zeolite Cage (Model Systems),Hermenegildo Garcia and Heinz D. Roth,Chem. Rev.,102,(11), 3947 -4008, 2002.,61C60 in Zeolite Cage (Model S,62,Zeozymes,Large catalytic complexes can be synthesised in the pores of zeolites & mesoporous materials, leading to enzyme mimicking.,The inorganic environment can give unique properties.,62ZeozymesLarge catalytic comp,63,Ship-in-the-bottle synthesis of fluorescein in zeolite NaY,For fluorescein, a common and useful fluorescent dye. In this and other cases we have been able to prepare these supramolecular materials by ship-in-the-bottle synthesis, frequently taking advantage of acidic sites within the zeolites that can be employed as catalysts.,63Ship-in-the-bottle synthesis,64,分子筛与微孔材料的用途,64分子筛与微孔材料的用途,65,今后的重要研究方向,功能化、大孔径、多维孔道结构分子筛的合成,骨架结构功能化：利用组块化学将功能化的组块合理的、有效的堆砌成对某一化学反应或分子有特殊亲和作用的功能分子筛。,含有机过渡金属配合物组成的有机微孔分子筛的合成；,功能配合物无机磷酸盐、硅酸盐组成的混合骨架结构组成的分子筛的合成；,在传统分子筛骨架上嫁接带有有机关能团的分子筛的合成；,新组成、超大孔径分子筛的合成。这些合成可以直接用水热、溶剂热等方法进行。,65今后的重要研究方向功能化、大孔径、多维孔道结构分子筛的合,66,分子筛微型化与光电、储能材料,分子筛材料的形貌控制，进而使其在光电、微电极、传感器等高新技术领域的应用也将成为分子筛研究的重点。分子筛材料的形貌控制包括分子筛纳米颗粒、分子筛大晶体、分子筛纤维和膜。,分子筛具有宽敞的孔道，如能够在其孔道中原位制造出含碳或,Pd,灯光储材料，来增加这些储能材料议处理性和表面积，使之能量（如储氢）缓慢的释放出来达到传递出能的效果，必将成为今后环境友好的新一代储能材料。,66分子筛微型化与光电、储能材料,67,生物大分子的分离,/,生物传感器,生物芯片：,21,世纪重要的前沿技术之一，国家已列为重点发展项目。分子筛用于生物芯片的研究有三方面的好处。,介孔分子筛膜合成的低温可操作性，使其可在不同的剂片上都能形成连续的膜材料，成本较低。,介孔分子筛孔径可调控性，从而可制备复合分子筛膜，这些膜可直接用于细胞,/DNA,的分离，用于构建芯片实验室。此外，介孔分子筛易进行官能团修饰，从而可有效的保持生物大分子的活性，并能通过控制表面电荷来提高生物芯片介孔分子筛膜的重复使用率，并达到择形分离的效果。,介孔分子筛形貌的可控性，并结合“软印刷”技术，制备出在微米范围有序排列的、不同区域不同孔径、不同结构的介孔分子筛膜用于毛细管型生物微芯片的分子筛膜，也可用于此类芯片的吸附物质，进行原位杂交等。介孔分子筛官能团易修饰易固载，可有序排列，使其易于建造微芯片实验室（,laboratory on chip,）,实现生物大分子分析的自动化、微型化和智能化。,67生物大分子的分离/生物传感器,68,具有特殊的的非线性光学及磁学性能微孔材料的开发。特别是独特的微孔体系使其在半导体、分子导线、分子光电二极管等方面，尤其在纳米尺度的光学及微电子技术方面表现出潜在的应用前景，由此成为微孔材料领域的研究热点。,68具有特殊的的非线性光学及磁学性能微孔材料的开发。特别是独,69,再 见,69再 见,