Zeoliittimolekyyliseulamateriaalien laaja käyttö (kuten adsorptioerotus, ioninvaihto, katalyysi) liittyy läheisesti niiden rakenteellisiin ominaisuuksiin. Esimerkiksi adsorptio- ja erotuskyky riippuu huokosten koosta ja molekyyliseulan huokostilavuudesta; Ioninvaihtosuorituskyky riippuu kationien lukumäärästä ja sijainnista molekyyliseulassa sekä sen huokoskanavien läpäisevyydestä; Katalyyttisen prosessin aikana ilmennyt muotoselektiivisyys liittyy molekyyliseulan huokoskokoon ja orientaatioon, kun taas katalyyttisen reaktion väli- ja lopputuotteiden huokoskoko tai häkkirakenne liittyy molekyyliseulaan. Siksi molekyyliseulojen rakenne on peruskysymys molekyyliseulamateriaalien tutkimisessa.
Rakenneyksikkö
Ensinnäkin tee tutkimus yksinkertaisimmista perusrakenneyksiköistä. Yleisesti ottaen zeoliittimolekyyliseulat muodostetaan pinoamalla tetraedrit yhteisten kärkien läpi, joten yksi tetraedri on ensisijainen rakenneyksikkö (TO4-tetraedri). Esimerkiksi silikaliitti-1-zeoliittimolekyyliseulan ensisijainen rakenneyksikkö on piihappitetraedra ([SiO4] 0), ja tämä tetraedrirakenneyksikkö on sähköisesti neutraali. Nämä piihappitetraedrit on yhdistetty yhteisillä happiatomeilla muodostaen zeoliittimolekyyliseulan, jolla on MFI-rakenne. Synteesissä sen huokosissa on templaattiaineita ja adsorboitua vettä. Tietenkin, kun alumiinia on läsnä synteesijärjestelmässä, on olemassa kahdenlaisia tetraedreita: piihappitetraedrit ([SiO4] 0) ja alumiinihappitetraedrit ([AlO4] -) ja alumiinihappitetraedrit ovat negatiivisia. veloittaa. Kokoamalla ja syntetisoimalla molekyyliseuloja, joissa on piin ja alumiinin MFI-rakenne, tämä rakenne itsessään sisältää tietyn negatiivisen varauksen, joten se on tasapainotettava lisäkationeilla, jotta se lopulta kokonaisuudessaan sähköisesti neutraali. Ja fosforialumiinimolekyyliseula koostuu tiukasti vuorottelevista fosforihappitetraedreistä ([PO4]+) ja alumiinihappitetraedreistä ([AlO4] -), joiden runko on sähköisesti neutraali. Ensisijaisten rakenneyksiköiden välisessä yhteydessä on tietysti noudatettava Lowensteinin sääntöä: piialumiinisessa runkorakenteessa alumiini ei voi olla vierekkäin; Fosfaattirunkorakenteessa, kuten SAPO-34, alumiini ei voi olla kahden- tai kolmiarvoisten metalliatomien vieressä, eikä fosforia voida yhdistää piin tai fosforin kanssa.
toissijainen rakennusyksikkö
Molekyyliseulojen runkorakenne muodostuu primääristen rakenneyksiköiden äärellisistä tai äärettömistä yhteyksistä. Äärilliset rakenneyksiköt, kuten toissijaiset rakenneyksiköt, tarkoittavat tyypillisesti monikomponenttisia rengasrakenteita, jotka koostuvat TO4-tetraedreistä, jotka jakavat kiinteän pisteen happiatomeja ja jotka ovat yhteydessä toisiinsa eri tavoin. Yleisiin rengasrakenteisiin kuuluvat nelijäseniset renkaat, viisijäseniset renkaat, kuusijäseniset renkaat, kaksinkertaiset nelijäseniset renkaat ja kaksinkertaiset kuusijäseniset renkaat. Nyt on löydetty 18 tyyppistä toissijaista rakenneyksikköä. Esimerkiksi toissijainen rakenneyksikkö 4-4 edustaa kahta kvaternaarista rengasta, nimittäin kaksoiskvaternaarista rengasta. Kuten tunnemme A-tyypin molekyyliseulat, ne muodostetaan yhdistämällä SOD-häkkejä kaksoiskvaternaarisilla renkailla zeoliittimolekyyliseulojen muodostamiseksi. Tietenkin SBU, johon viittaamme, on vain topologinen yksikkö teoreettisessa mielessä, jotta zeoliittimolekyyliseulojen rakennetta voitaisiin paremmin ymmärtää ja selittää, eikä sitä voida pitää todellisena lajina zeoliittimolekyyliseulojen kiteytysprosessissa.
Häkin muotoinen rakenneyksikkö
Molekyyliseulojen rungossa on tyypillinen häkkimäinen rakenneyksikkö, joka on kuvattu niiden monitahoisen renkaan perusteella. Esimerkiksi tuttu SOD-häkki koostuu kahdeksasta kuusikulmaisesta renkaasta ja kuudesta kvaternaarisesta renkaasta, joista käytetään yleisesti lyhennettä 4668. Erilaiset molekyyliseularungot sisältävät saman häkin kuin rakenneyksiköt, toisin sanoen sama häkin kaltainen rakenneyksikkö muodostaa eri tyyppejä molekyyliseularunkorakenteita eri kytkentämenetelmien avulla. Klassinen esimerkki on SOD-häkki.
SOD-zeoliittimolekyyliseula muodostuu SOD-häkkien välisestä samantasoisesta liitoksesta; SOD-häkit on yhdistetty kaksinkertaisilla kvaternaarisilla renkailla LTA-tyyppisten molekyyliseulojen muodostamiseksi; SOD-häkit on yhdistetty kaksinkertaisella kuusikulmaisella renkaalla FAU- ja EMT-zeoliittimolekyyliseulojen muodostamiseksi.
Lisäksi zeoliittimolekyyliseulojen runkorakenteesta löytyy usein joitain tunnusomaisia ketjuja, kaksiulotteisia kolmea toisiinsa liittyvää verkkokerrosta ja jaksollisia rakenneyksiköitä (PBU). Viisi yleisintä ketjumaista rakennetta ovat Pentasil-ketju, kaksoissiksak-ketju, kaksoissiksak-ketju, kaksoisakseliketju ja lyhyt pylväskiviketju. Pentasil-ketju, joka koostuu reunojen jakamista häkeistä, on tyypillinen ketju, jossa on runsaasti piidioksidia sisältävää zeoliittia sisältävää molekyyliseulaperhettä. Rahalaitoksen edustavin runkorakenne koostuu Pentasil-ketjuista. Kaksiulotteisen kolmen yhdistetyn verkkokerroksen rinnakkainen pinoaminen muodostaa kolmiulotteisen neljän toisiinsa liitetyn runkorakenteen yhdistämällä toisiinsa kolme yhdistettyä kärkeä pystysuoraan. Esimerkiksi GIS-tyyppinen runkorakenne koostuu 4.82 kaksiulotteisesta verkkokerrosrakenteesta, joka on yhdistetty pystysuoraan.