沸石

沸石是一种含有水架状结构的铝硅酸盐矿物，最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提（Cronstedt）发现有一类天然铝硅酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为沸石（瑞典文：zeolit）。在希腊文中意为“沸腾的石头”。此后人们对沸石的研究不断深入。沸石因成分不同分为方沸石（Na·H2O）和钙沸石（Ca·3H2O）。其含水量与外界温度及水蒸气的压力有关，加热时水分可慢慢逸出，但并不破坏其结晶构造。晶体结构中有许多空腔（笼）和连接空腔的通道，水分子位于其中，可由通道运输。晶体和集合体形态及解理随着晶体结构的不同而异，一般呈浅色，玻璃光泽，硬度3－3.5，比重2.0－2.4。沸石族矿物由低温热液作用形成，见于喷出岩，特别是玄武岩的孔隙中，也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。1932年，McBain提出了“分子筛”（Molecular sieve）的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。沸石用作分子筛，可以吸取或过滤其他物质的分子。虽然沸石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。除了天然产品外，也可由人工合成，人造沸石是：磺酸化聚苯乙烯，天然沸石：铝硅酸钠。A型沸石，代号LTA，是应用最广的人造硅酸盐沸石。典型品种组成为|Na12(H2O)27/8|，|Na64(H2O)326.71|或|Na91.7|。孔穴十分巨大。该型始于立方晶系，具立方面心晶胞，晶胞参数 a {displaystyle a} = 24.6Å左右。A型沸石具有吸附水分子的良好性能，干燥性能很高，易再生，可反复使用。5A型可以高效分立正丁烷和异丁烷，3A型可干燥乙烯、丙烯等气体。磷酸铝沸石，代号AFI，又称介孔磷酸铝(meso-porous aluminum phosphates)。典型组成是AlPO4。属于六方晶系， a {displaystyle a} = 13.827Å， c {displaystyle c} = 8.580Å。磷酸铝沸石具有优良的反应活性，可以制备单层碳纳米管；亦可用作催化剂，将乙烷氧化为乙二酸。