Mehanizam sinteze zeolitnih molekularnih sita

Detaljno istraživanje o formiranju i mehanizmu rasta zeolitnih molekularnih sita pomoći će ljudima da bolje dizajniraju i sintetiziraju nove topološke strukture zeolitnih molekularnih sita, prošire nove rute za sintezu materijala zeolitnih molekularnih sita i razviju nova svojstva i nove upotrebe zeolitnih molekularnih sita. materijali sita. Iako su zeolitna molekularna sita razvijana dugi niz godina, nije došlo do pravog zaključka o mehanizmu njegove sinteze. Proučavanje mehanizma kristalizacije molekularnih sita od velikog je teorijskog značaja, a ima i praktično usmjeravajuće značenje za sintezu novih zeolitnih molekularnih sita. Trenutačno su najreprezentativniji mehanizmi transformacije čvrste faze (mehanizam transformacije krutog hidrogela), mehanizam transformacije tekuće faze (mehanizam prijenosa posredovanog otopinom) i dvofazni mehanizam transformacije.
Mehanizam transformacije čvrste faze
Mehanizam transformacije čvrste faze prvi su predložili Flanigen i Breck, a to je ujedno i najraniji predloženi mehanizam kristalizacije zeolitnog molekularnog sita. Oni vjeruju da:
Tijekom cijelog procesa kristalizacije zeolitnog molekularnog sita samo se sama čvrsta faza gela proizvodi u hidrotermalnim uvjetima, a zatim se struktura aluminosilikatnog skeleta izravno preuređuje, što dovodi do nukleacije i rasta kristala zeolitnog molekularnog sita. U procesu kristalizacije zeolitnog molekularnog sita ne dolazi ni do otapanja krute faze gela niti do izravnog sudjelovanja tekuće faze u nukleaciji i rastu kristala zeolitnog molekularnog sita.
Prvo, nakon što se različite sirovine potrebne za sintezu zeolitnog molekularnog sita pomiješaju, glavne vrste silikata i aluminata polimeriziraju kako bi se formirao početni aluminosilikatni gel. U isto vrijeme, iako se tekuća faza između gelova također proizvodi, tekuća faza ne sudjeluje u procesu kristalizacije i nukleacije. Drugo, formirani inicijalni alumosilikatni gel kontinuirano se depolimerizira i preuređuje pod djelovanjem OH- iona, čime se formiraju primarne strukturne jedinice potrebne za kristalizaciju određenih zeolita. Konačno, te primarne strukturne jedinice dalje se preuređuju oko hidratiziranih kationa kako bi formirale poliedre, koji se dalje polimeriziraju, povezuju i oblikuju u kristale zeolitnog molekularnog sita.
Sedamdesetih godina prošlog stoljeća nizozemski znanstvenici Mcnicol i sur. upotrijebio je molekularnu spektroskopiju za praćenje cjelokupnog procesa kristalizacije LTA zeolitnih molekularnih sita, pružajući tako dovoljno eksperimentalnih dokaza za mehanizam prijelaza čvrste faze. U 1990-ima, predložena metoda sinteze pretvorbe suhog gela također je dodala primjer mehanizmu prijelaza čvrste faze. Osim toga, predložena metoda sinteze bez otapala u čvrstoj fazi razvijena posljednjih godina također u određenoj mjeri pruža odgovarajuće dokaze za mehanizam prijelaza u čvrstoj fazi.