Mecanisme de síntesi de garbells moleculars de zeolita

La investigació en profunditat sobre el mecanisme de formació i creixement dels tamisos moleculars de zeolita ajudarà a la gent a dissenyar i sintetitzar millor estructures topològiques de tamís moleculars de zeolita, ampliar noves rutes per a la síntesi de materials de tamís moleculars de zeolita i desenvolupar noves propietats i nous usos de la zeolita molecular. materials de tamís. Tot i que els garbells moleculars de zeolita s'han desenvolupat durant molts anys, no hi ha hagut una conclusió real sobre el seu mecanisme de síntesi. L'estudi del mecanisme de cristal·lització dels tamisos moleculars té una gran importància teòrica i també té una importància orientativa pràctica per a la síntesi de nous tamisos moleculars de zeolita. Actualment, els mecanismes més representatius són el mecanisme de transformació en fase sòlida (Solid hydrogel Transformation mechanism), el mecanisme de transformació en fase líquida (Mecanisme de transport mediat per solució) i el mecanisme de transformació de fase dual.
Mecanisme de transformació en fase sòlida
El mecanisme de transformació en fase sòlida va ser proposat per primera vegada per Flanigen i Breck, i també és el primer mecanisme de cristal·lització del tamís molecular de zeolita proposat. Creuen que:
Durant tot el procés de cristal·lització del tamís molecular de zeolita, només es produeix la fase sòlida del gel en condicions hidrotèrmiques i, a continuació, es reorganitza directament l'estructura de l'esquelet d'aluminosilicat, la qual cosa condueix a la nucleació i al creixement del cristall del tamís molecular de la zeolita. En el procés de cristal·lització del tamís molecular de zeolita, no hi ha ni dissolució de la fase sòlida del gel ni participació directa de la fase líquida en la nucleació i creixement del cristall del tamís molecular de zeolita.
En primer lloc, després de barrejar les diferents matèries primeres necessàries per a la síntesi de tamís molecular de zeolita, les espècies principals de silicat i aluminat es polimeritzen per formar un gel d'aluminosilicat inicial. Al mateix temps, encara que també es produeix la fase líquida entre els gels, la fase líquida no participa en el procés de cristal·lització i nucleació. En segon lloc, el gel d'aluminosilicat inicial format es despolimeritza i es reordena contínuament sota l'acció dels ions OH-, formant així les unitats estructurals primàries necessàries per a la cristal·lització de determinades zeolites. Finalment, aquestes unitats estructurals primàries es reorganitzen encara més al voltant dels cations hidratats per formar poliedres, que es polimeritzen, connecten i es formen encara més en cristalls de tamís moleculars de zeolita.
A la dècada de 1970, els científics holandesos Mcnicol et al. va utilitzar l'espectroscòpia molecular per fer un seguiment de tot el procés de cristal·lització dels garbells moleculars de zeolita LTA, proporcionant així proves experimentals suficients per al mecanisme de transició en fase sòlida. A la dècada de 1990, el mètode de síntesi proposat de conversió de gel sec també va afegir un exemple al mecanisme de transició en fase sòlida. A més, el mètode de síntesi sense dissolvents en fase sòlida proposat desenvolupat en els darrers anys també proporciona proves corresponents del mecanisme de transició en fase sòlida fins a cert punt.