Механизъм на синтез на зеолитни молекулярни сита

Задълбочените изследвания върху образуването и механизма на растеж на зеолитните молекулярни сита ще помогнат на хората да проектират по-добре и синтезират нови топологични структури на зеолитните молекулярни сита, да разширят нови пътища за синтез на материали за зеолитни молекулярни сита и да разработят нови свойства и нови приложения на зеолитните молекулярни сита ситови материали. Въпреки че зеолитните молекулярни сита са разработени в продължение на много години, все още не е направено реално заключение относно механизма на неговия синтез. Изучаването на механизма на кристализация на молекулярните сита е от голямо теоретично значение и също така има практическо насочващо значение за синтеза на нови зеолитни молекулярни сита. Понастоящем най-представителните механизми са механизъм за трансформация на твърда фаза (механизъм за трансформация на твърд хидрогел), механизъм за трансформация на течна фаза (механизъм за транспорт, медииран от разтвор) и механизъм за двуфазова трансформация.
Механизъм за трансформация на твърда фаза
Механизмът за трансформация на твърдата фаза е предложен за първи път от Flanigen и Breck и също така е най-ранният предложен механизъм за кристализация на зеолитно молекулярно сито. Те вярват, че:
По време на целия процес на кристализация на зеолитното молекулярно сито, само самата твърда фаза на гел се произвежда при хидротермални условия и след това структурата на алуминосиликатния скелет директно се пренарежда, което води до нуклеация и кристален растеж на зеолитното молекулярно сито. В процеса на кристализация на зеолитното молекулярно сито няма нито разтваряне на твърдата фаза на гела, нито пряко участие на течната фаза в нуклеацията и кристалния растеж на зеолитното молекулярно сито.
Първо, след смесването на различните суровини, необходими за синтеза на зеолитно молекулярно сито, основните видове силикат и алуминат се полимеризират, за да образуват първоначален алумосиликатен гел. В същото време, въпреки че течната фаза между геловете също се произвежда, течната фаза не участва в процеса на кристализация и нуклеация. Второ, образуваният първоначален алуминосиликатен гел непрекъснато се деполимеризира и пренарежда под действието на ОН- йони, като по този начин се образуват първичните структурни единици, необходими за кристализацията на определени зеолити. Накрая, тези първични структурни единици се пренареждат допълнително около хидратираните катиони, за да образуват полиедри, които допълнително се полимеризират, свързват и оформят в кристали на зеолитно молекулярно сито.
През 70-те години холандските учени Макникол и др. използва молекулярна спектроскопия за проследяване на целия процес на кристализация на LTA зеолитни молекулярни сита, като по този начин предоставя достатъчно експериментални доказателства за механизма на преход в твърда фаза. През 90-те години на миналия век предложеният метод за синтез на преобразуване на сух гел също добави пример към механизма на преход в твърда фаза. В допълнение, предложеният метод за синтез без разтворители в твърда фаза, разработен през последните години, също предоставя до известна степен съответните доказателства за механизма на преход в твърда фаза.