分子篩廠家：利用結(jié)構(gòu)信息來優(yōu)化分子篩合成

沸石是一種具有獨(dú)特物理吸附性能的天然礦石，科學(xué)家們一直嘗試著通過還原天然沸石形成的地質(zhì)條件來合成沸石，早期采用的是水熱轉(zhuǎn)化法合成硅酸鹽沸石，但受當(dāng)時(shí)化學(xué)分析和光學(xué)分析手段的在限制，無法鑒定是否合成出沸石。直到19世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了合成沸石的必要條件，并通過X射線粉末衍射技術(shù)鑒定出其中沸石的存在。

分子篩早期的合成工作主要圍繞堿金屬對(duì)分子篩合成的影響，隨后轉(zhuǎn)向?yàn)橛袡C(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑對(duì)分子篩合成的影響。那么你知道分子篩是怎樣利用結(jié)構(gòu)信息來優(yōu)化分子篩合成的嗎？接下來，分子篩廠家就磷酸鋁分子篩的發(fā)現(xiàn)來給大家介紹。

磷酸鋁分子篩則是分子篩合成史上另一重大突破，不久，人們又發(fā)現(xiàn)了磷酸硅鋁分子篩。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)磷酸鋁分子篩的骨架結(jié)構(gòu)是磷和鋁原子的四配位，與沸石中鋁和硅原子之間的配位方式類似。盡管帶有微孔的磷酸鋁材料具有與分子篩相似的結(jié)構(gòu)，但從技術(shù)上講，它并不是真正意義上的分子篩，因?yàn)闆]有分子篩鋁硅酸鹽的組成。

磷酸鋁和磷酸硅鋁分子篩骨架中的硅原子和磷原子是交替配位，同樣遵循著適用于分子篩的Lowenstein規(guī)則，即硅原子和鋁原子不可以與相同原子直接配位，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)磷原子和硅原子也不可以直接配位。基于Lowenstein規(guī)則，可以推斷出在磷酸鹽材料結(jié)構(gòu)中只存在原子數(shù)為偶數(shù)的環(huán)，即包含4、6、8和12個(gè)原子的環(huán)，從而導(dǎo)致了磷酸鋁材料缺失類似ZSM-5和其他類似分子篩所具有的奇數(shù)原子的環(huán)結(jié)構(gòu)。僅具有原子數(shù)為偶數(shù)環(huán)的結(jié)構(gòu)，只存在于同時(shí)具有硅酸鋁鹽和磷酸鹽組成的分子篩中。

直到合成出了ECR-40分子篩，才在磷酸鹽組成的分子篩中發(fā)現(xiàn)具有奇數(shù)的環(huán)數(shù)。在ECR-40分子篩的結(jié)構(gòu)中，發(fā)現(xiàn)硅、鋁和磷原子之間的配位順序中不存在Si-P配位和反Lowenstein規(guī)則的Al-Al配位。因此，磷酸硅鋁材料具有區(qū)別于其他磷酸硅鋁分子篩的Al₁₆P₁₂Si₆O₇₂組成的特殊結(jié)構(gòu)，制備過程可以將硅鋁比降低到零，這就合成了磷酸鋁材料分子篩。使用該組成結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化合成路線，提高了凝膠合成過程中分子篩的產(chǎn)率。