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分子筛厂家:利用结构信息来优化分子筛合成

沸石是一种具有独特物理吸附性能的天然矿石,科学家们一直尝试着通过还原天然沸石形成的地质条件来合成沸石,早期采用的是水热转化法合成硅酸盐沸石,但受当时化学分析和光学分析手段的在限制,无法鉴定是否合成出沸石。直到19世纪40年代,科学家发现了合成沸石的必要条件,并通过X射线粉末衍射技术鉴定出其中沸石的存在。

分子筛早期的合成工作主要围绕碱金属对分子筛合成的影响,随后转向为有机结构导向剂对分子筛合成的影响。那么你知道分子筛是怎样利用结构信息来优化分子筛合成的吗?接下来,分子筛厂家就磷酸铝分子筛的发现来给大家介绍。

磷酸铝分子筛则是分子筛合成史上另一重大突破,不久,人们又发现了磷酸硅铝分子筛。科学家发现磷酸铝分子筛的骨架结构是磷和铝原子的四配位,与沸石中铝和硅原子之间的配位方式类似。尽管带有微孔的磷酸铝材料具有与分子筛相似的结构,但从技术上讲,它并不是真正意义上的分子筛,因为没有分子筛铝硅酸盐的组成。

磷酸铝和磷酸硅铝分子筛骨架中的硅原子和磷原子是交替配位,同样遵循着适用于分子筛的Lowenstein规则,即硅原子和铝原子不可以与相同原子直接配位,同时也发现磷原子和硅原子也不可以直接配位。基于Lowenstein规则,可以推断出在磷酸盐材料结构中只存在原子数为偶数的环,即包含4、6、8和12个原子的环,从而导致了磷酸铝材料缺失类似ZSM-5和其他类似分子筛所具有的奇数原子的环结构。仅具有原子数为偶数环的结构,只存在于同时具有硅酸铝盐和磷酸盐组成的分子筛中。

直到合成出了ECR-40分子筛,才在磷酸盐组成的分子筛中发现具有奇数的环数。在ECR-40分子筛的结构中,发现硅、铝和磷原子之间的配位顺序中不存在Si-P配位和反Lowenstein规则的Al-Al配位。因此,磷酸硅铝材料具有区别于其他磷酸硅铝分子筛的Al16P12Si6O72组成的特殊结构,制备过程可以将硅铝比降低到零,这就合成了磷酸铝材料分子筛。使用该组成结构,可以优化合成路线,提高了凝胶合成过程中分子筛的产率。

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