Y型分子筛的主要改性方法
1.引言
沸石是一种具有规整骨架的结晶性铝硅酸盐矿物，其结构是由规则排列的均匀微孔组成。根据结构不同，沸石微孔直径的选择范围通常在0.3-1.5 nm 之间。与其他多孔材料相比，较大的比表面积使之具有较高的气体吸附能力，规整的孔道为分子筛带来了独有的择型效应，晶体内部含有大量阳离子使得沸石具有良好的离子交换性能，可调节的酸性使得沸石具备良好的催化性能，这些特性使得沸石在吸附、分离和催化等领域得到广泛应用。
沸石分子筛的类型主要有：A 型、X型、Y 型、丝光沸石、ZSM-5、MCM-22等。其中，具有FAU拓扑结构的 Y 型分子筛(FAU)是应用最广泛的沸石分子筛之一。一般来说，将硅铝比大于1.5（原子比）的八面体沸石称为Y型分子筛，其典型单胞组成为Na56[Al56bull;Si136bull;O384]bull;264H2O。Y型分子筛与天然八面沸石有相同的骨架结构，且具有三维畅通的孔道结构，其由十二元环形成的主窗口的孔径为0.74 nm，在传统微孔沸石中是最大的，并且还含有丰富可调的酸性位点。这些特点使得其在石油炼制和石油化工等领域应用广泛，特别是在流化床催化裂化（FCC）催化反应中起到了不可替代的作用。尽管Y分子筛在催化裂化中得到了广泛的应用，但长期以来人们认为其0.74nm的微孔仍然有具有很大的扩散限制。Y型分子筛的微孔孔道，对于分子量上百的有机分子而言仍难以通过，受到其微孔孔道的限制，扩散阻力较大、扩散路径长、催化活性中心可接近性差，利用率低。因此需要在微孔Y分子筛中引入介孔来缓解这种扩散限制，使得反应物中较大的碳氢化合物能够扩散到沸石孔道中从而裂解成理想的产物。除狭窄的微孔孔道以外，Y型分子筛水热稳定性差也同样限制了其催化和吸附性能。水热稳定性能较差不利于高温催化反应，而且低硅铝比的Y分子筛亲水性能较好，水汽共存的情况下，有机分子污染物的吸附量就会很低。因此，还需要对 Y 沸石进行脱铝处理以提高 Y 沸石的热稳定性能以及疏水性。为提高Y型分子筛的催化效率和吸附容量，必须对 Y 沸石进行改性处理。
对Y分子筛进行改性的方式主要有：（1）离子交换：利用沸石的离子可交换性质，将其他的阳离子代替沸石骨架外的Na ；（2）调节沸石硅铝比：利用脱铝的方法提高沸石的稳定性。由于Al-O键比Si-O键长、键能小,随着Al-O被Si-O取代,使得沸石的热稳定性和水热稳定性增加,从而提高Y型沸石的催化性能。
改性Y分子筛的制备方法有很多种，后处理法和模板剂法是两种主要的制备方法。其中后处理法主要包括碱处理、酸处理、水热处理、化学处理等改性方式。模板剂法是一种直接合成的方法，是指在沸石合成过程中直接使用中孔模板合成出多级孔沸石。通常工业催化中所使用的高硅Y分子筛是通过后处理法改性得到的。合成后的改性对沸石的成功应用起着至关重要的作用，它能够产生稳定性、组成和酸位结构等各方面都十分优异的多级孔沸石分子筛催化剂。[1]本文针对后处理改性方法和相关影响因素做简单综述。
2.改性Y分子筛的制备方法
2.1.水热处理
水热处理是改性 Y 沸石常见的方式[2,3]，高温可使沸石的结构产生缺陷[4]，而蒸汽又可提高硅和铝的流动性。水热处理方法首先通过铵溶液与沸石进行离子交换，将NaY分子筛交换为NH4NaY分子筛的状态，再沸石置于高温水蒸汽中进行脱铝处理[5]。
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