Широкото приложение на зеолитни молекулярни ситови материали (като адсорбционно разделяне, йонообмен, катализа) е тясно свързано с техните структурни характеристики. Например ефективността на адсорбция и разделяне зависи от размера на порите и обема на порите на молекулярното сито; Ефективността на йонния обмен зависи от броя и позицията на катионите в молекулното сито, както и от проходимостта на неговите канали на порите; Селективността на формата, проявена по време на каталитичния процес, е свързана с размера на порите и ориентацията на молекулярното сито, докато размерът на порите или структурата на клетката на междинните и крайните продукти в каталитичната реакция са свързани с молекулярното сито. Следователно структурата на молекулярните сита е основен въпрос при изучаването на материалите на молекулярните сита.
Структурна единица
Първо, проучете най-простите основни структурни единици. Най-общо казано, зеолитните молекулярни сита се образуват чрез подреждане на тетраедри през споделени върхове, така че един тетраедър е първична структурна единица (TO4 тетраедър). Например, за силикалит-1 зеолитно молекулярно сито, неговата основна структурна единица е силициево-кислородни тетраедри ([SiO4] 0) и тази тетраедрична структурна единица проявява електрическа неутралност. Тези силициево-кислородни тетраедри са свързани чрез споделени кислородни атоми, за да образуват зеолитно молекулярно сито с MFI структура. При синтез в порите му присъстват шаблонни агенти и адсорбирана вода. Разбира се, когато алуминият присъства в системата за синтез, има два вида тетраедри: силициево-кислородни тетраедри ([SiO4] 0) и алуминиево-кислородни тетраедри ([AlO4] -), а алуминиевите кислородни тетраедри имат отрицателна такса. Чрез сглобяване и синтезиране на молекулярни сита с MFI структура от силиций и алуминий, самата тази структура носи определен отрицателен заряд, така че трябва да бъде балансирана от допълнителни катиони, за да стане в крайна сметка електрически неутрална като цяло. И фосфорно-алуминиевото молекулно сито е строго съставено от редуващи се фосфорно-кислородни тетраедри ([PO4]+) и алуминиево-кислородни тетраедри ([AlO4] -), с електрически неутрален скелет. Разбира се, във връзката между първичните структурни единици трябва да се следва правилото на Лоуенщайн: в скелетната структура от силициев алуминий алуминият не може да бъде съседен един на друг; Във фосфатната скелетна структура, като SAPO-34, алуминият не може да бъде в съседство с двувалентни или тривалентни метални атоми, а фосфорът не може да бъде свързан със силиций или фосфор.
вторична строителна единица
Скелетната структура на молекулярните сита се формира от крайни или безкрайни връзки на първични структурни единици. Крайните структурни единици, като вторични структурни единици, обикновено се отнасят до многокомпонентни пръстеновидни структури, съставени от тетраедри TO4, които споделят кислородни атоми с фиксирана точка и са свързани по различни начини. Общите пръстенни структури включват четиричленни пръстени, петчленни пръстени, шестчленни пръстени, двойни четиричленни пръстени и двойни шестчленни пръстени. Сега са открити 18 вида вторични структурни единици. Например 4-4 вторичната структурна единица представлява два кватернерни пръстена, а именно двойни кватернерни пръстени. Тъй като сме запознати с молекулярните сита тип А, те се образуват чрез свързване на SOD клетки с двойни кватернерни пръстени, за да се образуват зеолитни молекулярни сита. Разбира се, SBU, за който говорим, е само топологична единица в теоретичен смисъл, за да разберем по-добре и обясним структурата на зеолитните молекулярни сита, и не може да се разглежда като истински вид в процеса на кристализация на зеолитните молекулярни сита.
Структурна единица във формата на клетка
В скелета на молекулните сита има характерна клетка като структурна единица, която е описана въз основа на множеството пръстени, които определят техните полиедри. Например познатата SOD клетка е съставена от осем шестоъгълни пръстена и шест кватернерни пръстена, обикновено съкращавани като 4668. Различните скелети на молекулярно сито ще съдържат една и съща клетка като структурни единици, с други думи, една и съща клетка като структурна единица ще образува различни типове на скелетни структури на молекулно сито чрез различни методи на свързване. Класически пример е клетката SOD.
SOD зеолитното молекулярно сито се формира от копланарната връзка между SOD клетките; Клетките SOD са свързани чрез двойни кватернерни пръстени, за да образуват молекулярни сита тип LTA; Клетките SOD са свързани чрез двоен шестоъгълен пръстен, за да образуват FAU и EMT зеолитни молекулярни сита.
В допълнение, в рамковата структура на зеолитните молекулярни сита често се срещат някои характерни вериги, двуизмерни три свързани мрежови слоя и периодични структурни единици (PBU). Петте най-често срещани верижни структури са верига Pentasil, двойна зигзагообразна верига, двойна зигзагообразна верига, двойна осова верига и къса колонна каменна верига. Веригата Pentasil, съставена от клетки, споделени от ръбове, е характерна верига от семейството зеолитни молекулярни сита с високо съдържание на силициев диоксид. Най-представителната рамкова структура на MFI е съставена от вериги Pentasil. Паралелното подреждане на двуизмерни три свързани мрежови слоя образува триизмерна четири свързана скелетна структура чрез взаимно свързване на трите свързани върха, ориентирани вертикално. Например скелетната структура от ГИС тип е съставена от 4.82 двуизмерна мрежова слойна структура, свързана вертикално.