De brede toepassing van zeoliet moleculaire zeefmaterialen (zoals adsorptiescheiding, ionenuitwisseling, katalyse) hangt nauw samen met hun structurele kenmerken. De adsorptie- en scheidingsprestaties hangen bijvoorbeeld af van de grootte van de poriën en het poriënvolume van de moleculaire zeef; De prestatie van de ionenuitwisseling hangt af van het aantal en de positie van kationen in de moleculaire zeef, evenals van de doorlaatbaarheid van de poriënkanalen; De tijdens het katalytische proces vertoonde vormselectiviteit houdt verband met de poriegrootte en oriëntatie van de moleculaire zeef, terwijl de poriegrootte of kooistructuur van de tussen- en eindproducten in de katalytische reactie verband houden met de moleculaire zeef. Daarom is de structuur van moleculaire zeven een fundamenteel probleem bij het bestuderen van moleculaire zeefmaterialen.
Structurele eenheid
Voer eerst onderzoek uit naar de eenvoudigste structurele basiseenheden. Over het algemeen worden zeoliet-moleculaire zeven gevormd door tetraëders te stapelen via gedeelde hoekpunten, dus één tetraëder is een primaire structurele eenheid (TO4-tetraëder). Voor de moleculaire zeef van silicaliet-1 zeoliet is de primaire structurele eenheid bijvoorbeeld siliciumzuurstoftetraëders ([SiO4] 0), en deze tetraëdrische structurele eenheid vertoont elektrische neutraliteit. Deze siliciumzuurstoftetraëders zijn verbonden door gedeelde zuurstofatomen om een zeoliet moleculaire zeef met MFI-structuur te vormen. Bij de synthese zijn matrijzen en geadsorbeerd water aanwezig in de poriën. Wanneer aluminium aanwezig is in het synthesesysteem, zijn er uiteraard twee soorten tetraëders: siliciumzuurstoftetraëders ([SiO4] 0) en aluminiumzuurstoftetraëders ([AlO4] -), en aluminiumzuurstoftetraëders hebben een negatieve aanval. Door moleculaire zeven met een MFI-structuur van silicium en aluminium samen te stellen en te synthetiseren, draagt deze structuur zelf een bepaalde negatieve lading, dus moet deze worden gecompenseerd door extra kationen om hem als geheel uiteindelijk elektrisch neutraal te maken. En de moleculaire zeef van fosforaluminium is strikt samengesteld uit afwisselende fosforzuurstoftetraëders ([PO4]+) en aluminiumzuurstoftetraëders ([AlO4] -), met een elektrisch neutraal skelet. Bij de verbinding tussen primaire structurele eenheden moet uiteraard de Lowenstein-regel worden gevolgd: in de silicium-aluminium-skeletstructuur kan aluminium niet aan elkaar grenzen; In de fosfaatskeletstructuur, zoals SAPO-34, kan aluminium niet grenzen aan tweewaardige of driewaardige metaalatomen, en kan fosfor niet worden verbonden met silicium of fosfor.
secundaire bouweenheid
De skeletstructuur van moleculaire zeven wordt gevormd door eindige of oneindige verbindingen van primaire structurele eenheden. Eindige structurele eenheden, zoals secundaire structurele eenheden, verwijzen doorgaans naar uit meerdere componenten bestaande ringstructuren die zijn samengesteld uit TO4-tetraëders die zuurstofatomen met een vast punt delen en op verschillende manieren met elkaar zijn verbonden. Gemeenschappelijke ringstructuren omvatten ringen met vier leden, ringen met vijf leden, ringen met zes leden, dubbele ringen met vier leden en dubbele ringen met zes leden. Wat nu ontdekt is, zijn 18 soorten secundaire structurele eenheden. De secundaire structurele eenheid 4-4 vertegenwoordigt bijvoorbeeld twee quaternaire ringen, namelijk dubbele quaternaire ringen. Zoals we bekend zijn met moleculaire zeven van het A-type, worden ze gevormd door SOD-kooien met dubbele quaternaire ringen te verbinden om moleculaire zeolietzeven te vormen. Uiteraard is de SBU waarnaar we verwijzen slechts een topologische eenheid in theoretische zin, om de structuur van moleculaire zeolieten beter te begrijpen en te verklaren, en kan niet worden beschouwd als een echte soort in het kristallisatieproces van moleculaire zeolieten.
Kooivormige structurele eenheid
Er is een karakteristieke kooiachtige structurele eenheid in het skelet van moleculaire zeven, die wordt beschreven op basis van de meerdere ringen die hun veelvlakken bepalen. De bekende SOD-kooi bestaat bijvoorbeeld uit acht zeshoekige ringen en zes quaternaire ringen, gewoonlijk afgekort als 4668. Verschillende moleculaire zeefskeletten zullen dezelfde kooiachtige structurele eenheden bevatten, met andere woorden, dezelfde kooiachtige structurele eenheid zal verschillende typen vormen. van moleculaire zeefskeletstructuren via verschillende verbindingsmethoden. Een klassiek voorbeeld is de SOD-kooi.
De SOD-zeoliet moleculaire zeef wordt gevormd door de coplanaire verbinding tussen de SOD-kooien; De SOD-kooien zijn verbonden door dubbele quaternaire ringen om moleculaire zeven van het LTA-type te vormen; De SOD-kooien zijn verbonden door een dubbele zeshoekige ring om FAU- en EMT-zeoliet-moleculaire zeven te vormen.
Bovendien worden in de raamwerkstructuur van zeoliet-moleculaire zeven vaak enkele karakteristieke ketens, tweedimensionale drie verbonden netwerklagen en periodieke structurele eenheden (PBU's) aangetroffen. De vijf meest voorkomende kettingachtige structuren zijn Pentasil-ketting, dubbele zigzagketting, dubbele zigzagketting, dubbele asketting en korte kolomsteenketting. De Pentasil-keten, bestaande uit kooien die door randen worden gedeeld, is een karakteristieke keten van de moleculaire zeeffamilie met hoog silica-zeolietgehalte. De meest representatieve raamwerkstructuur van MFI bestaat uit Pentasil-ketens. De parallelle stapeling van tweedimensionale, drie verbonden netwerklagen vormt een driedimensionale, vier verbonden skeletstructuur door de drie verbonden hoekpunten die verticaal zijn georiënteerd met elkaar te verbinden. De skeletstructuur van het GIS-type bestaat bijvoorbeeld uit een 4.82 tweedimensionale netwerklaagstructuur die verticaal is verbonden.