Platus ceolito molekulinių sietų medžiagų panaudojimas (pvz., adsorbcinis atskyrimas, jonų mainai, katalizė) yra glaudžiai susijęs su jų struktūrinėmis savybėmis. Pavyzdžiui, adsorbcijos ir atskyrimo efektyvumas priklauso nuo porų dydžio ir molekulinio sieto porų tūrio; Jonų mainų efektyvumas priklauso nuo katijonų skaičiaus ir padėties molekuliniame siete, taip pat nuo jo porų kanalų pralaidumo; Katalizinio proceso metu rodomas formos selektyvumas yra susijęs su porų dydžiu ir molekulinio sieto orientacija, o tarpinių ir galutinių produktų porų dydis arba narvelio struktūra katalizinėje reakcijoje yra susiję su molekuliniu sietu. Todėl molekulinių sietų struktūra yra esminis klausimas tiriant molekulinių sietų medžiagas.
Struktūrinis vienetas
Pirma, atlikite paprasčiausių pagrindinių struktūrinių vienetų tyrimus. Paprastai tariant, ceolito molekuliniai sietai susidaro sukraunant tetraedrus per bendras viršūnes, todėl vienas tetraedras yra pirminis struktūrinis vienetas (TO4 tetraedras). Pavyzdžiui, silicalito-1 ceolito molekulinio sieto pagrindinis struktūrinis vienetas yra silicio deguonies tetraedra ([SiO4] 0), o šis tetraedrinis struktūrinis vienetas pasižymi elektriniu neutralumu. Šios silicio deguonies tetraedros yra sujungtos bendrais deguonies atomais, kad sudarytų ceolito molekulinį sietą su MFI struktūra. Sintezėje jo porose yra šabloninės medžiagos ir adsorbuotas vanduo. Žinoma, kai sintezės sistemoje yra aliuminio, yra dviejų tipų tetraedrai: silicio deguonies tetraedrai ([SiO4] 0) ir aliuminio deguonies tetraedrai ([AlO4] -), o aliuminio deguonies tetraedrai turi neigiamą. mokestis. Surinkus ir sintetinant molekulinius sietus su silicio ir aliuminio MFI struktūra, ši struktūra pati turi tam tikrą neigiamą krūvį, todėl ji turi būti subalansuota papildomais katijonais, kad galiausiai būtų elektriškai neutrali kaip visuma. O fosforo aliuminio molekulinis sietas yra griežtai sudarytas iš kintamų fosforo deguonies tetraedrų ([PO4]+) ir aliuminio deguonies tetraedrų ([AlO4] -), kurių skeletas yra neutralus. Žinoma, jungiant pirminius struktūrinius vienetus reikia vadovautis Lowenstein taisyklėmis: silicio aliuminio karkaso struktūroje aliuminis negali būti greta vienas kito; Fosfato skeleto struktūroje, pvz., SAPO-34, aliuminis negali būti greta dvivalenčių arba trivalenčių metalų atomų, o fosforas negali būti prijungtas prie silicio ar fosforo.
antrinis pastato vienetas
Molekulinių sietų skeleto struktūrą sudaro baigtinės arba begalinės pirminių struktūrinių vienetų jungtys. Baigtiniai struktūriniai vienetai, tokie kaip antriniai struktūriniai vienetai, paprastai reiškia daugiakomponentes žiedines struktūras, sudarytas iš TO4 tetraedrų, turinčių fiksuoto taško deguonies atomus ir sujungtus skirtingais būdais. Įprastos žiedų struktūros apima keturių narių žiedus, penkių narių žiedus, šešių narių žiedus, dvigubus keturių narių žiedus ir dvigubus šešių narių žiedus. Dabar aptikta 18 antrinių struktūrinių vienetų tipų. Pavyzdžiui, antrinis struktūrinis vienetas 4-4 reiškia du ketvirtinius žiedus, būtent dvigubus ketvirtinius žiedus. Kaip mes žinome apie A tipo molekulinius sietus, jie susidaro sujungiant SOD narvus su dvigubais ketvirtiniais žiedais, kad susidarytų ceolito molekuliniai sietai. Žinoma, mūsų nurodytas SBU yra tik topologinis vienetas teorine prasme, siekiant geriau suprasti ir paaiškinti ceolito molekulinių sietų struktūrą, ir negali būti laikomas tikra rūšimi ceolito molekulinių sietų kristalizacijos procese.
Narvo formos konstrukcinis mazgas
Molekulinių sietų skelete yra būdingas narvelio tipo struktūrinis vienetas, kuris aprašytas remiantis keliais žiedais, lemiančiais jų daugiakampį. Pavyzdžiui, pažįstamas SOD narvas sudarytas iš aštuonių šešiakampių žiedų ir šešių ketvirtinių žiedų, paprastai sutrumpintų kaip 4668. Skirtinguose molekulinio sieto griaučiuose bus tas pats narvelis, kaip ir struktūriniai vienetai, kitaip tariant, tas pats narvas kaip struktūrinis vienetas sudarys skirtingus tipus. molekulinio sieto skeleto struktūras naudojant skirtingus sujungimo būdus. Klasikinis pavyzdys yra SOD narvas.
SOD ceolito molekulinis sietas susidaro dėl koplaninės jungties tarp SOD narvų; SOD narveliai yra sujungti dvigubais ketvirtiniais žiedais, suformuojant LTA tipo molekulinius sietus; SOD narveliai yra sujungti dvigubu šešiakampiu žiedu, kad susidarytų FAU ir EMT ceolito molekuliniai sietai.
Be to, ceolito molekulinių sietų karkasinėje struktūroje dažnai aptinkamos kai kurios būdingos grandinės, dvimačiai trys sujungti tinklo sluoksniai ir periodiniai struktūriniai vienetai (PBU). Penkios dažniausiai į grandinę panašios struktūros yra Pentasil grandinė, dviguba zigzago grandinė, dviguba zigzago grandinė, dvigubos ašies grandinė ir trumpo stulpelio akmens grandinė. Pentasil grandinė, sudaryta iš narvelių, sujungtų kraštais, yra būdinga didelio silicio dioksido ceolito molekulinių sietų šeimai. Reprezentatyviausia PFI karkaso struktūra sudaryta iš Pentasil grandinių. Lygiagretus dvimačių trijų sujungtų tinklo sluoksnių sudėjimas sudaro trimatę keturių sujungtų skeleto struktūrą, sujungiant tris sujungtas viršūnes, nukreiptas vertikaliai. Pavyzdžiui, GIS tipo skeleto struktūra sudaryta iš 4,82 dvimačio tinklo sluoksnio struktūros, sujungtos vertikaliai.