齊玉 胡文馨

摘要：沸石是可調(diào)節(jié)的酸性度和形狀選擇催化劑，是化學(xué)工業(yè)中最重要的固體催化劑。沸石的合成一般在強(qiáng)堿性介質(zhì)中進(jìn)行熱水結(jié)晶，而氫氧根離子則是硅酸鹽和鋁酸鹽的分解，被認(rèn)為可以促進(jìn)聚合作用，根據(jù)最近發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，熱水結(jié)合體系中存在羥基（·OH），通過物理或化學(xué)方法將·OH自由基引入沸石合成體系，促進(jìn)沸石的合成，形成SiO2/Al2O3比例更高的沸石促進(jìn)，·OH自由基破壞Si-O-Si結(jié)合，或者通過Si-O-Si結(jié)合再形成，將種周邊的鋁硅酸鹽負(fù)離子聚合，大大促進(jìn)鋁硅酸鹽凝膠的凝聚力，加速核形成速度，有利于將Si進(jìn)入沸石骨架中·OH提出了自由基合成沸石的未來展望。

關(guān)鍵詞：羥基自由基 ;引入方法; 沸石分子篩

1、引言

沸石是一類通過TO4四面體（T = Si，Al等）的頂點(diǎn)共享構(gòu)建的微孔晶體硅鋁酸鹽，已廣泛用于工業(yè)催化[1]，氣體分離和離子中交換[2]。特別是，沸石具有獨(dú)特的形狀選擇性和可調(diào)節(jié)的酸度，是化學(xué)工業(yè)中最重要的固體催化劑。 1948年，Barrer [3]在水熱條件下成功合成了第一塊合成沸石。迄今為止，國際沸石協(xié)會(huì)-結(jié)構(gòu)委員會(huì)已經(jīng)確定并批準(zhǔn)了252種獨(dú)特的沸石結(jié)構(gòu)。發(fā)展沸石的有效合成策略一直是沸石科學(xué)中的關(guān)鍵問題之一，其中水熱結(jié)晶是最常用的方法[3]。將OH自由基引入沸石合成系統(tǒng)中可以顯著加快沸石的結(jié)晶速度。理論計(jì)算表明，OH自由基可以顯著促進(jìn)Si-O鍵的斷裂，從而促進(jìn)合成凝膠的解聚，同時(shí)促進(jìn)Si-O-Si鍵的重構(gòu)，從而促進(jìn)了二氧化硅分子的再聚合。成核階段，導(dǎo)致沸石加速成核。這項(xiàng)工作為分子篩的結(jié)晶提供了新的見識(shí)，激發(fā)了對(duì)羥基自由基輔助合成途徑的應(yīng)用的進(jìn)一步研究。在這篇綜述中，我們將總結(jié)引入OH自由基的方法。提出了·OH自由基在沸石合成中的作用。

2、OH自由基的引入方法

OH自由基是一種強(qiáng)氧化劑，因其具有2. 7 V 的高氧化電位，已被廣泛用作廢水處理中的氧化劑。然而，·OH自由基的壽命通常很短[5]。因此，引入OH自由基需要有效的生成方法。在本節(jié)中，總結(jié)了·OH自由基在沸石合成系統(tǒng)中的生成方法，包括物理和化學(xué)途徑。

2.1物理方法

高能輻射可以有效地分解水，從而產(chǎn)生·OH自由基。紫外線輻射經(jīng)常用于產(chǎn)生·OH自由基[5]。事實(shí)證明，將紫外線輻射與過氧化氫，臭氧或其他化學(xué)引發(fā)劑結(jié)合使用會(huì)更有效。此外，還開發(fā)了多種其他物理方法，例如等離子體技術(shù)，γ射線（γ射線）輻射分解和水聲分解來產(chǎn)生·OH自由基。

2.2化學(xué)方法

Fenton方法是產(chǎn)生·OH自由基的眾所周知的方法，應(yīng)用最廣泛。

3、·OH自由基在沸石合成中的作用

沸石合成通常在高堿性水熱條件下進(jìn)行，結(jié)晶時(shí)間相對(duì)較長，從幾小時(shí)到幾天不等。對(duì)于工業(yè)上大量需求的沸石而言，開發(fā)節(jié)能高效的合成路線非常重要。最近，Yu和他的同事[6]發(fā)現(xiàn)·OH自由基可通過破壞Si-O-Si鍵有效地促進(jìn)鋁硅酸鹽凝膠的解聚，并通過將Si- O-Si鍵，通過用·OH取代OH，可以顯著加速沸石的結(jié)晶并降低合成系統(tǒng)的堿度。

4、總結(jié)展望

本文綜述了·OH自由基輔助合成沸石的最新進(jìn)展。 ·OH自由基是高活性物種，可在沸石合成中有效活化硅酸鹽物種，通過破壞Si-O-Si鍵促進(jìn)鋁硅酸鹽凝膠的解聚，并通過重建Si-O-Si鍵促進(jìn)水合陽離子物種周圍的硅酸鹽物種的聚合。已證明·OH自由基輔助法在沸石合成中是有效的，它具有以下作用：（1）加速沸石的結(jié)晶，降低合成系統(tǒng)的堿度，降低OSDA的使用量，有望產(chǎn)生能量。高效，低成本，綠色合成;（2）催化TEOS水解，有利于模板和硅酸鹽低聚物的組裝，從而實(shí)現(xiàn)了硅基介孔材料的無酸合成;（3）促進(jìn)了沸石的引入。

參考文獻(xiàn)

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[2] Kulprathipanja S.，工業(yè)分離和催化中的沸石，Wiley-VCHVerlag GmbH&Co. KGaA，魏因海姆，2010年

[3]肖飛，孟興。沸石在可持續(xù)化學(xué)中的應(yīng)用，Springer-Verlag，柏林海德堡，2016年

[4] Yang RT，吸附劑：基本原理和應(yīng)用， Wiley-Interscience，紐約，2003年

[5] Yang RT，吸附過程中的氣體分離，Butterworth，波士頓，1987年

[6] Townsend RP，Harjula R.，通過常規(guī)技術(shù)進(jìn)行分子篩中的離子交換，Springer-Verlag，Berlin Heidelberg ，2002

作者信息：

齊玉（1998-），女，遼寧錦州人，本科在讀。

胡文馨（2000-），女，遼寧鐵嶺人，本科在讀

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