當(dāng)需要分離不同尺寸的固體顆粒時(shí)，人們會(huì)想到篩子。那么，有沒(méi)有可以分離不同大小分子的篩子呢？答案有的?，F(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)叫做分子篩的物質(zhì)，它可以根據(jù)分子的大小來(lái)篩選混合物中的分子。
分子篩，又稱(chēng)沸石，存在于自然界，但目前多為工業(yè)合成。在外觀(guān)上，分子篩是有光澤的粉狀固體，天然沸石有顏色，合成沸石一般是白色。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上，分子篩是一種結(jié)晶硅鋁酸鹽，其晶體結(jié)構(gòu)中有許多孔，這些孔由孔道(也稱(chēng)為窗口)連接。任何直徑小于孔徑的“瘦”分子都可以通過(guò)窗口進(jìn)入這個(gè)洞，而直徑大于孔徑的“胖”分子只能從窗口被阻擋。分子篩雖然主要由二氧化硅和氧化鋁組成，但隨著二氧化硅與氧化鋁比例的變化和其他添加劑的加入，可以框合成大量具有不同結(jié)構(gòu)和性能特征的分子篩。不同類(lèi)型的分子篩具有不同的孔道形狀和尺寸。同類(lèi)型分子篩的孔徑和結(jié)構(gòu)也可以不同。分子篩是一種多孔材料，上面密布著大大小小的孔洞。如果這些孔擴(kuò)大，它的表面積就很大。一克分子篩只有一個(gè)大藥片那么大，但其孔表面積可以達(dá)到300 ~ 1000平方米，比一般家庭面積大很多。分子篩上的孔也叫籠子，有大有小。不同大小的分子可以進(jìn)入不同的孔洞，被篩選出來(lái)。
分子篩對(duì)上述尺寸和形狀的選擇性意味著，如果一個(gè)分子能通過(guò)分子篩的孔道，它的直徑需要小于分子篩的孔徑。然而，如果幾個(gè)分子可以通過(guò)孔道，另一方面就涉及到選擇性。就像是“競(jìng)崗”的問(wèn)題。所有對(duì)分子篩親和力強(qiáng)的分子都會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中占有優(yōu)勢(shì)，更容易吸附在分子篩上并留在孔中，而其他分子只能遠(yuǎn)離。利用分子篩對(duì)某些物質(zhì)的親和力強(qiáng)，對(duì)其他物質(zhì)的親和力弱，人們可以去除目標(biāo)產(chǎn)物中的雜質(zhì)，大大提高其純度，也可以用來(lái)減少有害物質(zhì)的沉積。因此，分子篩有時(shí)可以用作吸附劑來(lái)分離某些物質(zhì)。分子篩是一種性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛的催化材料。分子篩在其結(jié)構(gòu)中通常具有酸性，由于不同的酸性特征，它們可以具有不同的活性、選擇性和穩(wěn)定性。由于由不同性質(zhì)的分子篩制成的催化劑可以大大加速石油中各種分子的不同催化反應(yīng)，因此分子篩的研究和生產(chǎn)對(duì)催化劑的制造和發(fā)展是不可或缺的。各種分子篩廣泛用于煉油催化劑中，例如通過(guò)在分子篩上負(fù)載金屬如鎳和鎢而制成的各種加氫催化劑。
