沸石在1756年首先為瑞典礦冶學家克朗斯提(B. Cronstedt)發現,它是一種低密度軟性的礦石,由氧化矽、氧化鋁與鹼在水汽壓力下作用所形成的結晶性矽鋁酸鹽。結構中含有大約20%的水分,因水分會受熱而失去,溫度降低而再吸收,使得它在水中煮沸時會冒泡泡,故以希臘語”ZEO”(沸騰)”litos”(石頭)命名稱為Zeolite (沸石)
沸石屬於多孔性物質,因為具有極高的表面積,而被廣泛的應用作為吸附劑、觸媒及觸媒載體。一般將多孔性物質之孔洞結構區分
為三類:孔徑 <  2nm為微孔結構 (micropore) ,孔徑在2~50nm範圍之間為中孔結構(mesopore) ,孔徑大於50nm以上的為大孔結構 (macropore)
沸石結構:
沸石的結構是以矽或鋁氧化物的四面體(SiO4AlO4)為基本單元,以氧原子連接矽、鋁的四面體而成的三度空間骨架結構。因鋁原子為三價,呈AlO4四面體時,鋁帶負電荷,須仰賴陽離子來中和其電性。因此沸石的結構式可以寫為:Mx/n(AlO2)×(SiO2)y〕.Z H2O其中n為陽離子「M」的氧化數,常見的陽離子有鹼金、鹼土、稀土金屬、銨或氫離子。因兩個AlO4四面體無法直接相連,使得xy,即沸石的矽╱鋁原子數比必須大於或等於1
沸石骨架結構中含有四、五、六、八、十或十二個四面體構成的環面,形成一定大小的孔洞及管道,使得加熱脫水處理過的沸石能選擇性的吸附大小適當的分子,因此沸石又稱為「分子篩」。孔洞及管道中的陽離子及水分子,由於具有相當的抗動性,使得沸石有離子交換及可逆的吸水脫水特性;同時不同大小的陽離子會使得沸石孔洞的大小、極性隨之改變,分子篩的功用就更富變化。
使用沸石當作固體酸:
 固體酸 (solid acid) 的概念是來自碳氫化合物和無機酸,例如硫酸或氫氟酸等,會催化一些反應如裂解 (cracking),而某些觸媒固
體,如氧化鋁或沸石也有相似的效果,因此稱為固體酸。固體酸的酸基 (acid site) 可能是Brönsted 型,亦即是質子提供者(proton donor)
,也可能是Lewis 型,亦即是電子對接受者(electron pair acceptor)
在催化反應中和液體酸比較,使用沸石做為固體酸的好處, (1) 具有高活性和選擇性(selectivity)(2)沸石固體酸不會腐蝕反應器和
管線; (3)可以再生重覆使用; (4)反應物及產物容易與固體酸分離;(5)處置廢固體酸比廢酸液容易。固體酸的酸根的來源是源自在氧
化物的電荷不平衡,如下式所示,Si 是正四價而 Al 是正三價,兩種元素週圍都是四個負二價的氧,為維持整個結構電荷的平衡,在
Al 附近必需有一個正電來中和。如果此正電是H+,則可視為Bronsted acid 即是質子的提供者(proton donor),如果經加熱脫除水分子則
轉成Lewis acid 即是成為電子對的接受者(electron pair acceptor),不論如何均成為一個酸基。
  由於沸石具有規則性的孔洞,因此在催化反應中,沸石具有形狀選擇性,它的形狀選擇性可分為一、反應物選擇性:反應物小於
沸石孔洞口的才能進入沸石結構中進行反應。二、產物選擇性:產物中分子的形狀及大小比沸石孔洞口小的,才有可能跑出來成為
產物;若初步反應形成的產物尺寸太大,則必須再重組或轉化成較小的分子。三、過渡狀態的選擇性:在沸石孔洞內進行催化反應
時,反應中間體的形成也受到沸石孔洞尺寸的限制,太大的中間體不易生成,以致由此種反應途徑形成的產物也隨之減少。
 
 
沸石的分類:
  到目前為止,應用最廣的還是矽鋁分子篩沸石,依其矽、鋁含量來分可分成三類:一、低矽含量的;即Si/Al原子數比在1?1.5
間,如AX沸石,多用於離子交換。二、中等矽含量的;即Si/Al比在1.5?5.0之間,如Y及絲光沸石,用於石油煉製及石化工業的觸
媒作用。三、高矽含量的;Si/Al比大於5,其中最著名的為H-ZSM-5H代表質子),目前用於重油脫蠟、觸媒重組等煉油工業,及由
甲醇製造汽油、二甲苯異構化及甲苯不均化等石化工業。一般而言,沸石的熱穩定性及酸性強度因矽含量增加而增高,但是離子交
換能力及酸性則隨矽含量增加而減少。
  部分研究沸石構造的學者,也依沸石構造的基本單位來分類,如YX沸石與天然的faujasite沸石同類,都是由雙六員環(D6R)為基

ZSM-5
本連接單位,故屬 D6R 類,而 ZSM-5 Beta 沸石的基本結構單位為五員環。

  
 
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