Den breda tillämpningen av zeolitmolekylsilmaterial (såsom adsorptionsseparation, jonbyte, katalys) är nära relaterad till deras strukturella egenskaper. Till exempel beror adsorptions- och separationsprestandan på storleken på porerna och porvolymen hos molekylsilen; Jonbytesprestandan beror på antalet och positionen av katjoner i molekylsikten, såväl som dess porkanalers framkomlighet; Formselektiviteten som uppvisas under den katalytiska processen är relaterad till porstorleken och orienteringen av molekylsilen, medan porstorleken eller burstrukturen för mellan- och slutprodukterna i den katalytiska reaktionen är relaterad till molekylsilen. Därför är strukturen hos molekylsilar en grundläggande fråga för att studera molekylsilmaterial.
Strukturell enhet
Gör först forskning om de enklaste grundläggande strukturella enheterna. Generellt sett bildas zeolitmolekylsilar genom att stapla tetraedrar genom delade hörn, så en tetraeder är en primär strukturell enhet (TO4-tetraeder). Till exempel, för silikalit-1 zeolitmolekylsil är dess primära strukturella enhet kiselsyretetraedrar ([SiO4] 0), och denna tetraedriska strukturella enhet uppvisar elektrisk neutralitet. Dessa kiselsyretetraedrar är förbundna med delade syreatomer för att bilda en zeolitmolekylsil med MFI-struktur. Vid syntes finns mallmedel och adsorberat vatten i dess porer. Naturligtvis, när aluminium är närvarande i syntessystemet, finns det två typer av tetraedrar: kiselsyretetraedrar ([SiO4] 0) och aluminiumsyretetraedrar ([AlO4] -), och aluminiumsyretetraedrar har en negativ avgift. Genom att montera och syntetisera molekylsilar med MFI-struktur av kisel och aluminium, bär denna struktur i sig en viss negativ laddning, så den måste balanseras av ytterligare katjoner för att den i slutändan ska bli elektriskt neutral som helhet. Och fosforaluminiummolekylsilen är strikt sammansatt av alternerande fosforsyretetraedrar ([PO4]+) och aluminiumsyretetraedrar ([AlO4] -), med ett elektriskt neutralt skelett. Naturligtvis, i sambandet mellan primära strukturella enheter, måste Lowenstein-regeln följas: i kiselaluminiumskelettstrukturen kan aluminium inte ligga intill varandra; I fosfatskelettstrukturen, såsom SAPO-34, kan aluminium inte vara intill tvåvärda eller trevärda metallatomer, och fosfor kan inte kopplas till kisel eller fosfor.
sekundär byggnadsenhet
Skelettstrukturen hos molekylsilar bildas av ändliga eller oändliga anslutningar av primära strukturella enheter. Finita strukturella enheter, såsom sekundära strukturella enheter, hänvisar vanligtvis till flerkomponents ringstrukturer sammansatta av TO4-tetraedrar som delar syreatomer med fixpunkt och är sammankopplade på olika sätt. Vanliga ringstrukturer inkluderar fyrledade ringar, femledade ringar, sexledade ringar, dubbla fyraledade ringar och dubbla sexledade ringar. Det som har upptäckts nu är 18 typer av sekundära strukturella enheter. Till exempel representerar den sekundära strukturella enheten 4-4 två kvartära ringar, nämligen dubbla kvartära ringar. Eftersom vi är bekanta med molekylsilar av A-typ, bildas de genom att förbinda SOD-burar med dubbla kvartära ringar för att bilda zeolitmolekylsilar. Naturligtvis är den SBU vi hänvisar till endast en topologisk enhet i teoretisk mening, för att bättre förstå och förklara strukturen hos zeolitmolekylsilar, och kan inte betraktas som en verklig art i kristallisationsprocessen för zeolitmolekylsilar.
Burformad strukturell enhet
Det finns en karakteristisk burliknande strukturell enhet i skelettet av molekylsilar, som beskrivs baserat på de multipla ringarna som bestämmer deras polyedrar. Till exempel är den välbekanta SOD-buren sammansatt av åtta hexagonala ringar och sex kvartära ringar, vanligtvis förkortade som 4668. Olika molekylsilskelett kommer att innehålla samma bur som strukturella enheter, med andra ord, samma bur-liknande strukturella enhet kommer att bilda olika typer av molekylsiktsskelettstrukturer genom olika anslutningsmetoder. Ett klassiskt exempel är SOD-buren.
SOD-zeolitmolekylsilen bildas av den koplanära förbindelsen mellan SOD-burarna; SOD-burarna är förbundna med dubbla kvartära ringar för att bilda molekylsilar av LTA-typ; SOD-burarna är förbundna med en dubbel hexagonal ring för att bilda FAU- och EMT-zeolitmolekylsilar.
Dessutom, i ramstrukturen för zeolitmolekylsilar, finns ofta några karakteristiska kedjor, tvådimensionella tre anslutna nätverksskikt och periodiska strukturella enheter (PBUs). De fem vanligaste kedjeliknande strukturerna är Pentasil kedja, dubbel sicksack kedja, dubbel sicksack kedja, dubbel axel kedja och kort kolonn sten kedja. Pentasil-kedjan som består av burar som delas av kanter är en karakteristisk kedja av molekylsilfamiljen med hög kiseldioxid-zeolit. Den mest representativa ramstrukturen för MFI består av Pentasil-kedjor. Den parallella staplingen av tvådimensionella tre anslutna nätverksskikt bildar en tredimensionell fyrkopplad skelettstruktur genom att sammankoppla de tre anslutna hörnen orienterade vertikalt. Till exempel består skelettstrukturen av GIS-typ av en 4,82 tvådimensionell nätverkslagerstruktur ansluten vertikalt.