粘土催化劑

+·aH2O(Al4)oct(Si8-xAlx)tetO20(OH)4;Mn 滑石:(Mg6)oct(Si8)tetO20(OH)4;Hectorite 金雲母:K2(Mg6)oct(Si6Al2)tetO20(OH)4。

粘土:一般指粒徑在微米範圍的矽鋁化合物(Aluminosilicates),並且有正離子交換能力。根據這個定義,粘土包括了沸石。粘土總的來說主要是指薄片狀的矽酸鋁,種類不同有不等的正離子交換能力。大多數粘土吸收水或者其他極性溶劑都會膨脹。最早認為有催化能力的粘土為:蒙脫土和水輝石
一些特定粘土的理想結構:Pyrophillite(a)葉蠟石:(Al4)oct(Si8)tetO20(OH)4;Montmorillonite(a) 蒙脫石:Mx/nn+·aH2O(Al4-x,mgx)oct(Si8)tetO20(OH)4;Beidellite(a) 貝得石:Mx/nn+·aH2O(Al4)oct(Si8-xAlx)tetO20(OH)4;Mnscovite(a)白雲母:K2(Al4)oct(Si6Al2)tetO20(OH)4;talc(b) 滑石:(Mg6)oct(Si8)tetO20(OH)4;Hectorite (b) 水輝石:Mx/nn+·aH2O(Mg6-xLix)oct(Si8)tetO20(OH)4;Saponite(b)皂石:Mx/nn+·aH2O(Mg6)oct(Si8-xAlx)tetO20(OH)4;Phlogopite(b) 金雲母:K2(Mg6)oct(Si6Al2)tetO20(OH)4。
(a)在這些粘土中,2/3的八面體位置被占據,稱為二八面體。(b)這些粘土中所有的(3/3)八面體位置全部被占據,定義為三八面體。粘土的結構:片狀或層狀結構,兩種聯結:一是由角聯結的SiO4四面體組成,二是由邊聯結的Al(O,OH)6八面體組成。
粘土層間為流動的水(已經為NMR證實),並能被許多有機物取代,改變其微環境,變親水為親油,容易進一步插入有機物。粘土的溶脹:是由於薄片間正離子的水合作用。膨脹的程度是由薄片間正離子性質決定的。粘土催化劑可以很容易合成,且粘土的催化性能、結晶度、離子交換能力等都可以通過改變製備方法而獲得。粘土的工業化:英國Laporte公司開發合成水輝石和螢光水輝石。通過合成,可能用Ni2+,Co2+和其他過渡金屬離子來代替蒙脫石中的八面體中的Al3+,這就是SMM(合成雲母-蒙脫石)。而通過Ni2+ 、Co2+引入到合成貝得石之後,鏈烴異構化的催化效能與沸石相當。改性後的粘土可廣泛用於石油工業汽油生產。
雖然天然的和合成的粘土有豐富的正離子交換能力,可方便的轉化為有效的酸催化劑,卻無法克服高溫下物理塌陷的缺點。大約200℃時,層間溶劑排出並發生粘連,造成催化活性的損失。這種塌陷可以通過插入“柱子”到各層間,防止層間塌陷。這就是柱撐粘土(Pillared clay)“柱子”主要是無機物。柱撐粘土的特點:不僅支撐了粘土層,還引入了更多的微孔。如果將柱子分布均勻,控制其樣式,就可以製成新型的擇形催化劑。如果將粘土大面積固化,就可以看作是二維沸石,擁有和Y型酸性催化劑相當的酸性。

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