正是人類實(shí)踐活動(dòng)的需要和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展,不斷的推動(dòng)著沸石分子篩的發(fā)展。從天然沸石到人工合成沸石、從低硅沸石到高硅沸石;從硅鋁分子篩到磷鋁分子篩;從超大微孔到介孔材料的出現(xiàn);從無機(jī)多孔骨架發(fā)展到MOFs,以及近期正在興起的大孔材料等等,有效的提高了產(chǎn)率,降低了合成成本和環(huán)境污染。期望本文能為沸石分子篩的進(jìn)一步發(fā)展提供有力的幫助。

沸石分子篩的晶化機(jī)理

2.1液相轉(zhuǎn)變機(jī)理

zhdanov認(rèn)為Zeolite晶核是在液相中或在凝膠的界面上形成的,晶核生長消耗溶液中的硅酸根水合離子;溶液提供了沸石晶體生長所需要的可溶結(jié)構(gòu)單元;晶化過程中液相組分的消耗導(dǎo)致了凝膠固相的繼續(xù)溶解。原料混合以后,首先生成初始的硅鋁酸鹽凝膠,這種凝膠是無序狀態(tài)的,但它們可能含有某些簡單的初級結(jié)構(gòu)單元,如四元環(huán)、六元環(huán)等。當(dāng)凝膠和液相建立了溶解平衡,硅鋁酸根離子的溶度積依賴于凝膠的結(jié)構(gòu)和溫度,當(dāng)升溫晶化時(shí)建立起新的凝膠和溶液的平衡。液相中硅鋁酸根濃度的增加導(dǎo)致晶核的形成,相繼為晶體的生長。成核和晶體的生長消耗了液相中的硅酸根離子,并引起無定形凝膠的繼續(xù)溶解,最終凝膠完全溶解,沸石晶體完全生長。

2.2固相轉(zhuǎn)變機(jī)理

固相機(jī)理認(rèn)為,在晶化過程中既無凝膠固相的溶解,也無液相直接參與沸石的成核及晶體的生長。當(dāng)原料混合時(shí),硅酸根和鋁酸根聚合生成硅鋁酸鹽初始凝膠。雖然產(chǎn)生了凝膠間液相,但液相部分不參加晶化,并且液相在整個(gè)晶化過程中恒定不變。初始凝膠在OH一離子的作用下解聚重排,形成某些沸石所需要的初級結(jié)構(gòu)單元,這些初級結(jié)構(gòu)單元圍繞水合陽離子重排構(gòu)成多面體,這些多面體再進(jìn)一步聚合、連接形成沸石晶體。

2.3雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理

雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理,認(rèn)為沸石晶化的固相機(jī)理及液相機(jī)理都存在,他們可以分別發(fā)生在兩種體系,也可以在同一種體系中發(fā)生。例如,Gabelica發(fā)現(xiàn)采用不同的反應(yīng)物配比和反應(yīng)條件,ZSM-5合成體系中固相轉(zhuǎn)變和液相轉(zhuǎn)變兩種方式均可能發(fā)生。

綜上所述,關(guān)于沸石分子篩生成機(jī)理的研究己經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展,但是目前仍處于發(fā)展中,還有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。