Mécanisme de synthèse des tamis moléculaires de zéolite

Des recherches approfondies sur le mécanisme de formation et de croissance des tamis moléculaires zéolitiques aideront les gens à mieux concevoir et synthétiser de nouvelles structures topologiques de tamis moléculaires zéolitiques, à élargir de nouvelles voies pour la synthèse de matériaux de tamis moléculaires zéolitiques et à développer de nouvelles propriétés et de nouvelles utilisations des tamis moléculaires zéolitiques. matériaux de tamisage. Bien que les tamis moléculaires zéolitiques aient été développés depuis de nombreuses années, il n’existe pas de véritable conclusion sur leur mécanisme de synthèse. L’étude du mécanisme de cristallisation des tamis moléculaires revêt une grande importance théorique et revêt également une importance pratique pour la synthèse de nouveaux tamis moléculaires zéolitiques. À l'heure actuelle, les mécanismes les plus représentatifs sont le mécanisme de transformation en phase solide (mécanisme de transformation de l'hydrogel solide), le mécanisme de transformation en phase liquide (mécanisme de transport médié par la solution) et le mécanisme de transformation à double phase.
Mécanisme de transformation en phase solide
Le mécanisme de transformation en phase solide a été proposé pour la première fois par Flanigen et Breck, et c'est également le premier mécanisme de cristallisation sur tamis moléculaire de zéolite proposé. Ils croient que :
Pendant tout le processus de cristallisation du tamis moléculaire zéolitique, seule la phase solide du gel elle-même est produite dans des conditions hydrothermales, puis la structure du squelette aluminosilicate est directement réarrangée, ce qui conduit à la nucléation et à la croissance cristalline du tamis moléculaire zéolitique. Dans le processus de cristallisation du tamis moléculaire zéolitique, il n’y a ni dissolution de la phase solide du gel ni participation directe de la phase liquide à la nucléation et à la croissance cristalline du tamis moléculaire zéolitique.
Tout d'abord, après le mélange des différentes matières premières nécessaires à la synthèse du tamis moléculaire zéolitique, les principales espèces de silicate et d'aluminate polymérisent pour former un gel d'aluminosilicate initial. Dans le même temps, bien que la phase liquide entre les gels soit également produite, la phase liquide ne participe pas au processus de cristallisation et de nucléation. Deuxièmement, le gel d'aluminosilicate initial formé est dépolymérisé et réarrangé en continu sous l'action d'ions OH-, formant ainsi les unités structurelles primaires nécessaires à la cristallisation de certaines zéolites. Enfin, ces unités structurelles primaires sont ensuite réarrangées autour des cations hydratés pour former des polyèdres, qui sont ensuite polymérisés, connectés et transformés en cristaux de tamis moléculaire de zéolite.
Dans les années 1970, les scientifiques néerlandais Mcnicol et al. utilisé la spectroscopie moléculaire pour suivre l'ensemble du processus de cristallisation des tamis moléculaires de zéolite LTA, fournissant ainsi des preuves expérimentales suffisantes du mécanisme de transition de phase solide. Dans les années 1990, la méthode de synthèse proposée pour la conversion en gel sec a également ajouté un exemple au mécanisme de transition en phase solide. En outre, la méthode de synthèse sans solvant en phase solide proposée, développée ces dernières années, fournit également dans une certaine mesure des preuves correspondantes du mécanisme de transition en phase solide.