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沸石分子筛的合成机理
发表时间:2017-09-12 11:12:57    字体大小:【】【】【

对于沸石分子筛的形成及其生长机理的深入研究有助于人们更好的设计合成新型沸石分子筛拓扑结构、扩展沸石分子筛材料合成新路线、开发沸石分子筛材料的新性质及新用途。尽管沸石分子筛的发展已经有许多年了,但是对于它的合成机理方面一直未有一个真正的定论。研究分子筛的晶化机理即具有十分重要的理论意义,也对合成新型的沸石分子筛合成具有实际的指导意义。目前最具有代表性的为固相转变机理(Solid hydrogel Transformation mechanism)、液相转变机理(Solution-mediated Transport mechanism)和双相转变机理这三种机理。

固相转变机理

固相转变机理是由FlanigenBreck首次提出的,也是最早提出的沸石分子筛晶化机理。他们认为:

在沸石分子筛的整个晶化过程中只是凝胶固相本身在水热条件下产生,然后直接进行硅铝酸盐骨架的结构重排,进而导致了沸石分子筛的成核和晶体的生长,而在沸石分子筛晶化过程中既没有凝胶固相的溶解,也并没有液相直接来参与沸石分子筛的成核以及晶体的生长。

首先,沸石分子筛合成所需的各种原料混合后,主要物种硅酸盐与铝酸盐聚合生成硅铝酸盐初始凝胶。同时,凝胶间液相虽然也产生,然而液相部分并不参与晶化成核的过程中。其次,所形成的硅铝酸盐初始凝胶在OH-离子的作用下却不断发生解聚与结构重排,从而形成某些沸石晶化所需要的初级结构单元。最后,这些初级结构单元进一步围绕着水合阳离子发生重排构成多面体,这些多面体再进一步聚合、连接、形成沸石分子筛晶体。

70年代,荷兰科学家Mcnicol等人通过使用分子光谱技术来追踪LTA型沸石分子筛的整个晶化过程,从而在实验上为固相转变机理给予充分的根据。90年代,干胶转化的合成方法的提出也为固相转变机理增加了一个实例。另外,最近几年发展起来的固相无溶剂合成的方法的提出也是在一定程度上为固相转变机理提供相应的证据。

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