Μηχανισμός Σύνθεσης Μοριακών Κοσκινών Ζεόλιθου

Η σε βάθος έρευνα σχετικά με τον μηχανισμό σχηματισμού και ανάπτυξης μοριακών κόσκινων ζεόλιθου θα βοηθήσει τους ανθρώπους να σχεδιάσουν και να συνθέσουν καλύτερα νέες τοπολογικές δομές μοριακού κόσκινου ζεόλιθου, να επεκτείνουν νέες διαδρομές για τη σύνθεση υλικών μοριακών κόσκινων ζεόλιθου και να αναπτύξουν νέες ιδιότητες και νέες χρήσεις του μοριακού ζεόλιθου υλικά κόσκινου. Αν και τα μοριακά κόσκινα ζεόλιθου έχουν αναπτυχθεί εδώ και πολλά χρόνια, δεν έχει υπάρξει κανένα πραγματικό συμπέρασμα για τον μηχανισμό σύνθεσής του. Η μελέτη του μηχανισμού κρυστάλλωσης των μοριακών κόσκινων έχει μεγάλη θεωρητική σημασία και έχει επίσης πρακτική καθοδηγητική σημασία για τη σύνθεση νέων μοριακών κόσκινων ζεόλιθου. Επί του παρόντος, οι πιο αντιπροσωπευτικοί μηχανισμοί είναι ο μηχανισμός μετασχηματισμού στερεάς φάσης (Solid hydrogel Transformation μηχανισμός), ο μηχανισμός μετασχηματισμού υγρής φάσης (Solution-mediated Transport engine) και ο μηχανισμός μετασχηματισμού διπλής φάσης.
Μηχανισμός μετασχηματισμού στερεάς φάσης
Ο μηχανισμός μετασχηματισμού στερεάς φάσης προτάθηκε για πρώτη φορά από τους Flanigen και Breck και είναι επίσης ο παλαιότερος προτεινόμενος μηχανισμός κρυστάλλωσης μοριακού κόσκινου ζεόλιθου. Πιστεύουν ότι:
Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας κρυστάλλωσης του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου, παράγεται μόνο η ίδια η στερεά φάση της γέλης υπό υδροθερμικές συνθήκες και στη συνέχεια η δομή του αργιλοπυριτικού σκελετού αναδιατάσσεται άμεσα, γεγονός που οδηγεί στη δημιουργία πυρήνων και στην ανάπτυξη κρυστάλλων του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου. Στη διαδικασία κρυστάλλωσης του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου, δεν υπάρχει ούτε διάλυση της στερεάς φάσης γέλης ούτε άμεση συμμετοχή της υγρής φάσης στη δημιουργία πυρήνων και στην ανάπτυξη κρυστάλλων του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου.
Πρώτον, αφού αναμειχθούν οι διάφορες πρώτες ύλες που απαιτούνται για τη σύνθεση του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου, τα κύρια είδη πυριτικού και αργιλικού άλατος πολυμερίζονται για να σχηματίσουν μια αρχική αργιλοπυριτική γέλη. Ταυτόχρονα, αν και παράγεται και η υγρή φάση μεταξύ των πηκτωμάτων, η υγρή φάση δεν συμμετέχει στη διαδικασία κρυστάλλωσης και πυρήνωσης. Δεύτερον, η αρχική αργιλοπυριτική γέλη που σχηματίζεται αποπολυμερίζεται συνεχώς και αναδιατάσσεται υπό τη δράση ιόντων ΟΗ-, σχηματίζοντας έτσι τις πρωτεύουσες δομικές μονάδες που απαιτούνται για την κρυστάλλωση ορισμένων ζεολίθων. Τέλος, αυτές οι πρωτεύουσες δομικές μονάδες αναδιατάσσονται περαιτέρω γύρω από τα ένυδρα κατιόντα για να σχηματίσουν πολύεδρα, τα οποία πολυμερίζονται περαιτέρω, συνδέονται και σχηματίζονται σε κρυστάλλους μοριακού κόσκινου ζεόλιθου.
Στη δεκαετία του 1970, οι Ολλανδοί επιστήμονες Mcnicol et al. χρησιμοποίησε μοριακή φασματοσκοπία για να παρακολουθήσει ολόκληρη τη διαδικασία κρυστάλλωσης των μοριακών κόσκινων ζεόλιθου LTA, παρέχοντας έτσι επαρκή πειραματικά στοιχεία για τον μηχανισμό μετάβασης στερεάς φάσης. Στη δεκαετία του 1990, η προτεινόμενη μέθοδος σύνθεσης μετατροπής ξηρής γέλης πρόσθεσε επίσης ένα παράδειγμα στον μηχανισμό μετάβασης στερεάς φάσης. Επιπλέον, η προτεινόμενη μέθοδος σύνθεσης χωρίς διαλύτη στερεάς φάσης που αναπτύχθηκε τα τελευταία χρόνια παρέχει επίσης αντίστοιχα στοιχεία για τον μηχανισμό μετάβασης στερεάς φάσης σε κάποιο βαθμό.