沸石具有大的比表面積、發(fā)達(dá)的孔道結(jié)構(gòu)、可調(diào)變的表面性質(zhì)、強(qiáng)的酸性、高的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性,作為吸附劑、催化劑或催化劑載體,被廣泛應(yīng)用于催化、吸附分離、離子交換等領(lǐng)域。然而由于其本身有限的孔徑尺寸(小于2nm)及較低的表面活性位可利用率,限制了大分子在其中的吸附與擴(kuò)散,因此限制了其在催化、轉(zhuǎn)化等方面的應(yīng)用。尤其是在石油資源日益短缺、重質(zhì)油資源包括油砂瀝青等的利用日益受到重視的今天,開(kāi)發(fā)新的重質(zhì)油裂解大孔分子篩類催化劑是未來(lái)重油和油砂瀝青資源充分利用的關(guān)鍵之一。隨著分子篩催化技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)分子篩催化劑的功能性提出了越來(lái)越高的要求。
沸石為典型的多孔材料,在其晶體表面構(gòu)筑一層介孔殼層,可組成具有梯度孔分布的核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。這種以沸石為核的核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料作為納米反應(yīng)器,可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的分步、連續(xù)進(jìn)行,從而提高反應(yīng)效率;介孔殼層可起到分子篩分作用,阻止大分子擴(kuò)散到沸石表面堵塞沸石孔道,保護(hù)沸石的活性中心,從而延長(zhǎng)催化劑的壽命;同時(shí)也可以減少納米沸石表面酸性位,降低表面積炭的可能性,延長(zhǎng)催化劑的壽命;在沸石及介孔殼層中裝載不同金屬納米顆粒等活性物種,可以制得多功能的沸石分子篩基催化劑。
以沸石為核,介孔氧化硅、介孔碳為殼的“多級(jí)孔道”和“梯度”酸分布的核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合 材料在催化裂化、加氫裂解、精細(xì)化學(xué)品合成、吸附等領(lǐng)域中具有潛在應(yīng)用前景。同時(shí),多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)的核-殼復(fù)合材料也為其他多孔材料的制備提供了一種很好的模板。Yoon等人通過(guò)合理地配置沸石合成凝膠的組成,以及設(shè)計(jì)合理的合成條件,成功地在基底上得到均勻的沸石膜。他們可以精確地控制沸石膜中孔道走向,從而使這些膜在吸附分離中表現(xiàn)出很好的性能。隨著沸石膜技術(shù)的發(fā)展,制備沸石為殼型核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料越來(lái)越受到人們的重視。
核-殼結(jié)構(gòu)沸石分子篩復(fù)合材料在煤化工、石油?化工、精細(xì)?化工等領(lǐng)域應(yīng)用中展現(xiàn)了?優(yōu)異的性能。這種特殊的結(jié)構(gòu)作為高性能的吸附劑,可以廣泛應(yīng)用于氣體分離、載藥等領(lǐng)域;作為催化劑,可以大大提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,延長(zhǎng)催化劑的壽命,也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的定向設(shè)計(jì);且磁性沸石的特性賦予了沸石類吸附催化材料優(yōu)異的分離性能,從而使得催化劑、吸附劑可以循環(huán)利用。