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分子篩的骨架中存在一特征籠狀結構單元,而籠狀結構單元又是根據確定它們多面體的多元環(huán)來(lái)描述的。例如,我們所熟悉的SOD籠它由八個(gè)六元環(huán)和六個(gè)四元環(huán)來(lái)組成的,一般簡(jiǎn)寫(xiě)成4668。不同的分子篩骨架會(huì )含有相同的籠狀結構單元,換句話(huà)說(shuō),同一個(gè)籠狀結構單元通過(guò)不同連接方式會(huì )形成不同的分子篩骨架結構類(lèi)型。一個(gè)經(jīng)典的例子就是SOD籠。
雙相轉變機理
在人們對于沸石分子篩晶化究竟是通過(guò)液相轉變機理還是通過(guò)固相轉變機理爭執不清時(shí),八十年代之后,又有科學(xué)家提出了雙相轉變的機理。雙向轉變機理認為液相轉變和固相轉變同時(shí)存在沸石分子篩晶化過(guò)程中,既可以分別發(fā)生在兩種晶化反應體系中,也可以同時(shí)發(fā)生在一個(gè)體系中。
Gabelica等人從對ZSM-5分子篩以及Na Y沸石晶化的研究印證了雙相轉變機理的存在性。Iton等人在ZSM-5分子篩的晶化過(guò)程中應用小角中子散射技術(shù)進(jìn)行研究,同時(shí)發(fā)現使用不同的硅源,ZSM-5沸石分子篩的晶化是遵循不同的機理進(jìn)行。從而得出即使是同一種類(lèi)型沸石分子篩,在不同的晶化條件下其生長(cháng)的機理是不一樣的結論。
對于合成沸石分子篩,溫度是一個(gè)很重要的因素。溫度變化會(huì )影響水在反應釜中的壓力的變化、硅鋁酸鹽的聚合狀態(tài)和聚合反應、凝膠的生成和溶解與轉變、分子篩的成核與生長(cháng)以及介穩相間的轉晶。相同的體系在不同的溫度下可能會(huì )得到完全不一樣的物相,溫度越高得到的沸石的尺寸和孔體積越小,晶體骨架密度相應增大。一般而言在150 °C以下,初級結構往往是四元環(huán)或六元環(huán),而當溫度150 °C,則往往是五元環(huán)的初級結構單元。由此可見(jiàn),在高溫水熱條件下,無(wú)機物(主要是硅鋁酸鹽物種)的造孔規律和晶化溫度與水蒸汽壓之間存在著(zhù)密切的聯(lián)系。
晶化時(shí)間往往也是分子篩合成的一個(gè)重要因素。晶化時(shí)間不夠常常會(huì )有大量的原料未轉化,時(shí)間過(guò)長(cháng),往往會(huì )發(fā)生晶體轉晶的現象,一般由比較空曠的結構轉化為比較致密的結構。晶化時(shí)間與晶化溫度往往是相輔相成的,降低溫度,就要增加晶化時(shí)間;升高溫度,有時(shí)就要縮短晶化時(shí)間。
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