Zeoliittimolekyyliseulojen synteesimekanismi

Zeoliittimolekyyliseulojen muodostumisen ja kasvumekanismin syvällinen tutkimus auttaa ihmisiä suunnittelemaan ja syntetisoimaan paremmin uusia zeoliittimolekyyliseulojen topologisia rakenteita, laajentamaan uusia reittejä zeoliitin molekyyliseulamateriaalien synteesiin sekä kehittämään uusia ominaisuuksia ja uusia käyttötapoja zeoliittimolekyylille. seulamateriaalit. Vaikka zeoliittimolekyyliseuloja on kehitetty useiden vuosien ajan, sen synteesimekanismista ei ole tehty todellista johtopäätöstä. Molekyyliseulojen kiteytysmekanismin tutkimisella on suuri teoreettinen merkitys ja sillä on myös käytännön ohjaava merkitys uusien zeoliittimolekyyliseulojen synteesissä. Tällä hetkellä edustavimmat mekanismit ovat kiinteäfaasimuunnosmekanismi (Solid hydrogel Transformationmekanismi), nestefaasimuunnosmekanismi (Solution-mediated Transportmekanismi) ja kaksifaasimuunnosmekanismi.
Kiinteän faasin muunnosmekanismi
Flanigen ja Breck ehdottivat ensin kiinteän faasin muunnosmekanismia, ja se on myös varhaisin ehdotettu zeoliitin molekyyliseulakiteytysmekanismi. He uskovat, että:
Zeoliitin molekyyliseulan koko kiteytysprosessin aikana vain itse geelimäinen kiinteä faasi tuotetaan hydrotermisissä olosuhteissa, ja sitten alumiinisilikaattirungon rakenne järjestetään suoraan uudelleen, mikä johtaa zeoliittimolekyyliseulan ytimien muodostumiseen ja kiteiden kasvuun. Zeoliitin molekyyliseulan kiteytysprosessissa ei tapahdu kiinteän geelifaasin liukenemista eikä nestefaasin suoraa osallistumista zeoliittimolekyyliseulan ydintämiseen ja kiteiden kasvuun.
Ensinnäkin, kun zeoliitin molekyyliseulan synteesiin tarvittavat erilaiset raaka-aineet on sekoitettu, päälajit silikaatti ja aluminaatti polymeroituvat muodostaen alkuperäisen alumiinisilikaattigeelin. Samaan aikaan, vaikka geelien välistä nestefaasia muodostuu myös, nestefaasi ei osallistu kiteytys- ja ydintämisprosessiin. Toiseksi alkuvaiheessa muodostunut alumiinisilikaattigeeli depolymeroituu jatkuvasti ja järjestyy uudelleen OH-ionien vaikutuksesta, jolloin muodostuu tiettyjen zeoliittien kiteytymiseen tarvittavat primääriset rakenneyksiköt. Lopuksi nämä primaariset rakenneyksiköt järjestetään edelleen uudelleen hydratoituneiden kationien ympärille polyhedroneiksi, jotka polymeroidaan, yhdistetään ja muodostetaan zeoliittimolekyyliseulakiteiksi.
1970-luvulla hollantilaiset tutkijat Mcnicol et al. käytti molekyylispektroskopiaa seuratakseen LTA-zeoliittimolekyyliseulojen koko kiteytysprosessia, tarjoten siten riittävää kokeellista näyttöä kiinteän faasin siirtymämekanismista. 1990-luvulla ehdotettu kuivageelikonversion synteesimenetelmä lisäsi myös esimerkin kiinteän faasin siirtymämekanismiin. Lisäksi ehdotettu viime vuosina kehitetty kiinteän faasin liuotinvapaa synteesimenetelmä tarjoaa myös jossain määrin vastaavaa näyttöä kiinteän faasin siirtymämekanismista.