Mekanisme Sintesis Saringan Molekul Zeolit

Penelitian mendalam tentang pembentukan dan mekanisme pertumbuhan saringan molekuler zeolit ​​​​akan membantu orang merancang dan mensintesis struktur topologi saringan molekuler zeolit ​​​​baru dengan lebih baik, memperluas rute baru untuk sintesis bahan saringan molekuler zeolit, dan mengembangkan sifat-sifat baru serta kegunaan baru dari molekul zeolit. bahan saringan. Meskipun saringan molekuler zeolit ​​​​telah dikembangkan selama bertahun-tahun, belum ada kesimpulan nyata mengenai mekanisme sintesisnya. Mempelajari mekanisme kristalisasi saringan molekuler memiliki signifikansi teoritis yang besar dan juga memiliki signifikansi panduan praktis untuk sintesis saringan molekuler zeolit ​​​​baru. Saat ini, mekanisme yang paling representatif adalah mekanisme transformasi fase padat (mekanisme Transformasi Hidrogel Padat), mekanisme transformasi fase cair (mekanisme Transportasi yang dimediasi solusi) dan mekanisme transformasi fase ganda.
Mekanisme transformasi fase padat
Mekanisme transformasi fase padat pertama kali diusulkan oleh Flanigen dan Breck, dan juga merupakan mekanisme kristalisasi saringan molekuler zeolit ​​​​yang paling awal diusulkan. Mereka percaya bahwa:
Selama seluruh proses kristalisasi saringan molekuler zeolit, hanya fase padat gel itu sendiri yang dihasilkan dalam kondisi hidrotermal, dan kemudian struktur kerangka aluminosilikat diatur ulang secara langsung, yang mengarah pada nukleasi dan pertumbuhan kristal dari saringan molekuler zeolit. Dalam proses kristalisasi saringan molekuler zeolit, tidak ada pelarutan fase padat gel atau partisipasi langsung fase cair dalam nukleasi dan pertumbuhan kristal saringan molekuler zeolit.
Pertama, setelah berbagai bahan baku yang diperlukan untuk sintesis saringan molekuler zeolit ​​​​dicampur, spesies utama silikat dan aluminat berpolimerisasi untuk membentuk gel aluminosilikat awal. Pada saat yang sama, meskipun fase cair antar gel juga diproduksi, fase cair tidak ikut serta dalam proses kristalisasi dan nukleasi. Kedua, gel aluminosilikat awal yang terbentuk terus menerus didepolimerisasi dan disusun ulang di bawah aksi ion OH-, sehingga membentuk unit struktural utama yang diperlukan untuk kristalisasi zeolit ​​​​tertentu. Akhirnya, unit struktural primer ini selanjutnya disusun ulang di sekitar kation terhidrasi untuk membentuk polihedron, yang selanjutnya dipolimerisasi, dihubungkan, dan dibentuk menjadi kristal saringan molekuler zeolit.
Pada tahun 1970-an, ilmuwan Belanda Mcnicol dkk. menggunakan spektroskopi molekuler untuk melacak seluruh proses kristalisasi saringan molekuler zeolit ​​LTA, sehingga memberikan bukti eksperimental yang cukup untuk mekanisme transisi fase padat. Pada tahun 1990-an, metode sintesis konversi gel kering yang diusulkan juga menambahkan contoh pada mekanisme transisi fase padat. Selain itu, usulan metode sintesis fase padat bebas pelarut yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir juga memberikan bukti yang sesuai untuk mekanisme transisi fase padat sampai batas tertentu.