正是人类实践活动的需要和应用领域的发展,不断的推动着沸石分子筛的发展。从天然沸石到人工合成沸石、从低硅沸石到高硅沸石;从硅铝分子筛到磷铝分子筛;从超大微孔到介孔材料的出现;从无机多孔骨架发展到MOFs,以及近期正在兴起的大孔材料等等,有效的提高了产率,降低了合成成本和环境污染。期望本文能为沸石分子筛的进一步发展提供有力的帮助。
沸石分子筛的晶化机理
2.1液相转变机理
zhdanov认为沸石晶核是在液相中或在凝胶的界面上形成的,晶核生长消耗溶液中的硅酸根水合离子;溶液提供了沸石晶体生长所需要的可溶结构单元;晶化过程中液相组分的消耗导致了凝胶固相的继续溶解。原料混合以后,首先生成初始的硅铝酸盐凝胶,这种凝胶是无序状态的,但它们可能含有某些简单的初级结构单元,如四元环、六元环等。当凝胶和液相建立了溶解平衡,硅铝酸根离子的溶度积依赖于凝胶的结构和温度,当升温晶化时建立起新的凝胶和溶液的平衡。液相中硅铝酸根浓度的增加导致晶核的形成,相继为晶体的生长。成核和晶体的生长消耗了液相中的硅酸根离子,并引起无定形凝胶的继续溶解,最终凝胶完全溶解,沸石晶体完全生长。
2.2固相转变机理
固相机理认为,在晶化过程中既无凝胶固相的溶解,也无液相直接参与沸石的成核及晶体的生长。当原料混合时,硅酸根和铝酸根聚合生成硅铝酸盐初始凝胶。虽然产生了凝胶间液相,但液相部分不参加晶化,并且液相在整个晶化过程中恒定不变。初始凝胶在OH一离子的作用下解聚重排,形成某些沸石所需要的初级结构单元,这些初级结构单元围绕水合阳离子重排构成多面体,这些多面体再进一步聚合、连接形成沸石晶体。
2.3双相转变机理
双相转变机理,认为沸石晶化的固相机理及液相机理都存在,他们可以分别发生在两种体系,也可以在同一种体系中发生。例如,Gabelica发现采用不同的反应物配比和反应条件,ZSM-5合成体系中固相转变和液相转变两种方式均可能发生。
综上所述,关于沸石分子筛生成机理的研究己经取得了相当的进展,但是目前仍处于发展中,还有待于进一步研究证实。