超細(xì)沸石的特性意味著它可以作為新的吸附分離材料、催化材料或陶瓷材料等,具有廣闊的應(yīng)用前景。

用納米硅Zeolite在載體表面生長成亞微米厚的膜在1996年已有報(bào)道。這種膜是一種理想的吸附分離材料,能高選擇性地從氮?dú)庵蟹蛛x出H2和O2。

超細(xì)沸石作為催化劑的反應(yīng)目前有加氫裂化、流化催化裂化(FCC)、苯的烷基化、甲醇制汽油、苯酚羥基化、甲胺的合成等,而且有以下特點(diǎn)。

a.反應(yīng)活性高。

超細(xì)沸石的比表面積大于普通沸石,表面原子數(shù)目多,而且因?yàn)槠渲車鄙傧噜彽脑佣哂性S多未飽和鍵,易于吸附其他原子或分子,從而具有高催化活性。在同一溫度下的加氫裂化過程中,沸石超細(xì)化之后的原料轉(zhuǎn)化率能提高25%以上。凡是對于受擴(kuò)散限制的反應(yīng)以及直徑大于沸石孔徑的大分子烴類裂化等反應(yīng),使用超細(xì)沸石催化都會(huì)提高反應(yīng)活性。

b.對產(chǎn)物特有的選擇性

在加氫裂化過程中采用超細(xì)Y型沸石為催化劑,不僅反應(yīng)活性高,而且產(chǎn)物中石腦油和煤油的含量能提高3%。在FCC過程中,采用超細(xì)Y型沸石為催化劑,能提高產(chǎn)物中汽油和柴油的比例而抑制C1~C2烴類的含量。小晶粒沸石為催化劑,則產(chǎn)物中汽油和低碳烴類的含量高于超穩(wěn)Y型沸石,但是柴油含量相對較低而低碳烴類中丙烯、丁烯及異丁烷的含量較高在甲醇轉(zhuǎn)化成烴類的反應(yīng)中,采用小晶粒的HZSM-5沸石,產(chǎn)物中C5以上烴類的選擇性較高,其中又以C芳烴含量為最高。據(jù)報(bào)道乙烯在超細(xì)的HZSM-5沸石上低聚的產(chǎn)物中C9以上的芳烴含量占50%以上。

c.抗積炭能力強(qiáng)

超細(xì)沸石作為催化劑的優(yōu)良特性是強(qiáng)抗積炭能力,在上述各反應(yīng)中均表現(xiàn)出這個(gè)特性。例如,在HZSM-5沸石上的乙烯低

聚反應(yīng)中,沸石的晶粒越小使其抗積炭能力越強(qiáng),其使用壽命相應(yīng)也越長。超細(xì)沸石為何具有強(qiáng)抗積炭能力的原因迄今尚

未被了解。大多數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為積炭發(fā)生在沸石的外表面和孔口附近,而超細(xì)沸石具有較大的外表面積,因而容炭能力強(qiáng)。

d.提高負(fù)載金屬組分的分散性和負(fù)載量

金屬組分在沸石上的有效負(fù)載量和分散性是決定這類催化劑性能的主要因素。金屬組分的負(fù)載量有一定限度,超過該限度值,金屬組分將會(huì)以聚積體的形式覆蓋在沸石表面上或堵塞孔口,從而降低催化劑的活性和選擇性。
超細(xì)沸石由于具有較大的外表面和更多的孔口,金屬組分更易進(jìn)入沸石的孔道,并提高其分散性和有效含量,從而能增加催化劑的活性,延長使用壽命。

超細(xì)沸石作為一種新材料,近年來發(fā)展很快,除了用于催化材料之外,在其他領(lǐng)域如吸附、分離等也有長足的發(fā)展,成為今后沸石研究中的熱點(diǎn)之一。

國外已經(jīng)把它作為第四代FCC催化劑進(jìn)行研究。假若能制備出粒度分布窄、熱穩(wěn)性和水熱穩(wěn)定性好的納米沸石,并加強(qiáng)對其結(jié)構(gòu)和性能的研究,同時(shí)開拓新反應(yīng)和新應(yīng)用領(lǐng)域,那么超細(xì)沸石可望成為納米材料中的佼佼者。