正是人類實踐活動的需要和應用領域的發展,不斷的推動著沸石分子篩的發展。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;從無機多孔骨架發展到MOFs,以及近期正在興起的大孔材料等等,有效的提高了產率,降低了合成成本和環境污染。期望本文能為沸石分子篩的進一步發展提供有力的幫助。
沸石分子篩的晶化機理
2.1液相轉變機理
zhdanov認為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構單元;晶化過程中液相組分的消耗導致了凝膠固相的繼續溶解。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的,但它們可能含有某些簡單的初級結構單元,如四元環、六元環等。當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構和溫度,當升溫晶化時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溶解,最終凝膠完全溶解,沸石晶體完全生長。
2.2固相轉變機理
固相機理認為,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。當原料混合時,硅酸根和鋁酸根聚合生成硅鋁酸鹽初始凝膠。雖然產生了凝膠間液相,但液相部分不參加晶化,并且液相在整個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構單元,這些初級結構單元圍繞水合陽離子重排構成多面體,這些多面體再進一步聚合、連接形成沸石晶體。
2.3雙相轉變機理
雙相轉變機理,認為沸石晶化的固相機理及液相機理都存在,他們可以分別發生在兩種體系,也可以在同一種體系中發生。例如,Gabelica發現采用不同的反應物配比和反應條件,ZSM-5合成體系中固相轉變和液相轉變兩種方式均可能發生。
綜上所述,關于沸石分子篩生成機理的研究己經取得了相當的進展,但是目前仍處于發展中,還有待于進一步研究證實。