Mehanizem sinteze zeolitnih molekularnih sit

Poglobljene raziskave o nastanku in mehanizmu rasti zeolitnih molekularnih sit bodo ljudem pomagale bolje oblikovati in sintetizirati nove topološke strukture zeolitnih molekularnih sit, razširiti nove poti za sintezo materialov zeolitnih molekularnih sit ter razviti nove lastnosti in nove uporabe zeolitnih molekularnih sit. sito materialov. Čeprav so zeolitna molekularna sita razvijali že vrsto let, ni bilo pravega zaključka o mehanizmu njegove sinteze. Proučevanje kristalizacijskega mehanizma molekularnih sit je velikega teoretičnega pomena in ima tudi praktični usmerjevalni pomen za sintezo novih zeolitnih molekularnih sit. Trenutno so najbolj reprezentativni mehanizmi transformacijski mehanizem trdne faze (mehanizem transformacije trdnega hidrogela), mehanizem transformacije tekoče faze (mehanizem posredovanega transporta z raztopino) in mehanizem dvofazne transformacije.
Mehanizem transformacije trdne faze
Mehanizem transformacije trdne faze sta prva predlagala Flanigen in Breck in je tudi najzgodnejši predlagani mehanizem kristalizacije zeolitnega molekularnega sita. Menijo, da:
Med celotnim procesom kristalizacije zeolitnega molekularnega sita se v hidrotermalnih pogojih proizvede samo sama trdna faza gela, nato pa se struktura aluminosilikatnega skeleta neposredno preuredi, kar vodi do nukleacije in rasti kristalov zeolitnega molekularnega sita. V procesu kristalizacije zeolitnega molekularnega sita ni niti raztapljanja trdne faze gela niti neposrednega sodelovanja tekoče faze pri nukleaciji in rasti kristalov zeolitnega molekularnega sita.
Najprej po mešanju različnih surovin, potrebnih za sintezo zeolitnega molekularnega sita, glavna vrsta silikata in aluminata polimerizirata, da tvorita začetni aluminosilikatni gel. Obenem, čeprav nastaja tudi tekoča faza med geli, tekoča faza ne sodeluje pri procesu kristalizacije in nukleacije. Drugič, nastali začetni aluminosilikatni gel se nenehno depolimerizira in prerazporedi pod delovanjem OH- ionov, s čimer se oblikujejo primarne strukturne enote, potrebne za kristalizacijo določenih zeolitov. Končno se te primarne strukturne enote nadalje prerazporedijo okoli hidriranih kationov, da tvorijo poliedre, ki se nadalje polimerizirajo, povežejo in oblikujejo v kristale zeolitnega molekularnega sita.
V sedemdesetih letih 20. stoletja sta nizozemska znanstvenika Mcnicol et al. uporabil molekularno spektroskopijo za sledenje celotnemu procesu kristalizacije zeolitnih molekularnih sit LTA in tako zagotovil zadostne eksperimentalne dokaze za mehanizem prehoda trdne faze. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je predlagana sintezna metoda pretvorbe suhega gela prav tako dodala primer mehanizmu prehoda v trdni fazi. Poleg tega predlagana metoda sinteze brez topil v trdni fazi, razvita v zadnjih letih, do določene mere zagotavlja tudi ustrezne dokaze za mehanizem prehoda v trdni fazi.