L-applikazzjoni wiesgħa ta 'materjali ta' għarbiel molekulari taż-żeolite (bħal separazzjoni ta 'adsorbiment, skambju joniku, katalisi) hija relatata mill-qrib mal-karatteristiċi strutturali tagħhom. Pereżempju, il-prestazzjoni tal-adsorbiment u s-separazzjoni tiddependi fuq id-daqs tal-pori u l-volum tal-pori tal-għarbiel molekulari; Il-prestazzjoni tal-iskambju joniku tiddependi fuq in-numru u l-pożizzjoni tal-katjoni fl-għarbiel molekulari, kif ukoll il-passabilità tal-kanali tal-pori tagħha; Is-selettività tal-forma esibita matul il-proċess katalitiku hija relatata mad-daqs tal-pori u l-orjentazzjoni tal-għarbiel molekulari, filwaqt li d-daqs tal-pori jew l-istruttura tal-gaġġa tal-prodotti intermedji u finali fir-reazzjoni katalitika huma relatati mal-għarbiel molekulari. Għalhekk, l-istruttura tal-għarbiel molekulari hija kwistjoni fundamentali fl-istudju tal-materjali tal-għarbiel molekulari.
Unità strutturali
L-ewwelnett, wettaq riċerka fuq l-aktar unitajiet strutturali bażiċi sempliċi. B'mod ġenerali, l-għarbiel molekulari taż-żeolite huma ffurmati billi tistiva tetrahedra permezz ta 'vertiċi kondiviżi, għalhekk tetrahedron wieħed huwa unità strutturali primarja (TO4 tetrahedron). Pereżempju, għall-għarbiel molekulari taż-żeolite silicalite-1, l-unità strutturali primarja tagħha hija tetrahedra tal-ossiġnu tas-silikon ([SiO4] 0), u din l-unità strutturali tetrahedral turi newtralità elettrika. Dawn it-tetrahedra ta 'l-ossiġnu tas-silikon huma konnessi minn atomi ta' ossiġnu kondiviżi biex jiffurmaw għarbiel molekulari taż-żeolit bi struttura MFI. Fis-sinteżi, l-aġenti tal-mudell u l-ilma adsorbit huma preżenti fil-pori tiegħu. Naturalment, meta l-aluminju huwa preżenti fis-sistema ta 'sinteżi, hemm żewġ tipi ta' tetrahedra: tetrahedra ta 'l-ossiġnu tas-silikon ([SiO4] 0) u tetrahedra ta' l-ossiġnu ta 'l-aluminju ([AlO4] -), u tetrahedra ta' l-ossiġnu ta 'l-aluminju għandhom negattivi. ħlas. Billi tgħaqqad u sintetizza passaturi molekulari bi struttura MFI ta 'silikon u aluminju, din l-istruttura nnifisha ġġorr ċertu ħlas negattiv, għalhekk għandha tkun ibbilanċjata minn katjoni addizzjonali biex tagħmilha fl-aħħar mill-aħħar elettrikament newtrali kollha kemm hi. U l-għarbiel molekulari tal-aluminju tal-fosfru huwa magħmul strettament minn tetrahedra tal-ossiġnu tal-fosfru alternanti ([PO4]+) u tetrahedra tal-ossiġnu tal-aluminju ([AlO4] -), bi skeletru newtrali elettrikament. Naturalment, fil-konnessjoni bejn unitajiet strutturali primarji, għandha tiġi segwita r-regola Lowenstein: fl-istruttura tal-iskeletru tal-aluminju tas-silikon, l-aluminju ma jistax ikun ħdejn xulxin; Fl-istruttura tal-iskeletru tal-fosfat, bħal SAPO-34, l-aluminju ma jistax ikun ħdejn l-atomi tal-metall divalenti jew trivalenti, u l-fosfru ma jistax jiġi konness ma 'silikon jew fosfru.
unità tal-bini sekondarja
L-istruttura tal-iskeletru tal-għarbiel molekulari hija ffurmata minn konnessjonijiet finiti jew infiniti ta 'unitajiet strutturali primarji. Unitajiet strutturali finiti, bħal unitajiet strutturali sekondarji, tipikament jirreferu għal strutturi ta 'ċirku b'ħafna komponenti magħmulin minn tetrahedra TO4 li jaqsmu atomi ta' ossiġnu f'punt fiss u huma konnessi b'modi differenti. Strutturi ta 'ċrieki komuni jinkludu ċrieki b'erba' membri, ċrieki b'ħames membri, ċrieki b'sitt membri, ċrieki b'erba 'membri doppji, u ċrieki b'sitt membri doppji. Dak li ġie skopert issa huma 18-il tip ta 'unitajiet strutturali sekondarji. Pereżempju, l-unità strutturali sekondarja 4-4 tirrappreżenta żewġ ċrieki kwaternarji, jiġifieri ċrieki kwaternarji doppji. Peress li aħna familjari mal-għarbiel molekulari tat-tip A, huma ffurmati billi jgħaqqdu gaġeġ SOD b'ċrieki kwaternarji doppji biex jiffurmaw passaturi molekulari taż-żeolite. Naturalment, l-SBU li nirreferu għaliha hija biss unità topoloġika fis-sens teoretiku, sabiex tifhem u tispjega aħjar l-istruttura tal-għarbiel molekulari taż-żeolite, u ma tistax titqies bħala speċi reali fil-proċess ta 'kristallizzazzjoni tal-għarbiel molekulari taż-żeolite.
Unità strutturali f'forma ta' gaġġa
Hemm gaġġa karatteristika bħal unità strutturali fl-iskeletru tal-għarbiel molekulari, li hija deskritta bbażata fuq iċ-ċrieki multipli li jiddeterminaw il-poliedri tagħhom. Per eżempju, il-gaġġa SOD familjari hija magħmula minn tmien ċrieki eżagonali u sitt ċrieki kwaternarji, komunement imqassra bħala 4668. Skeletri ta 'għarbiel molekulari differenti se jkun fihom l-istess gaġġa bħal unitajiet strutturali, fi kliem ieħor, l-istess gaġġa bħal unità strutturali se jiffurmaw tipi differenti ta 'strutturi tal-iskeletru tal-għarbiel molekulari permezz ta' metodi ta 'konnessjoni differenti. Eżempju klassiku huwa l-gaġġa SOD.
L-għarbiel molekulari taż-żeolit SOD huwa ffurmat mill-konnessjoni coplanar bejn il-gaġeġ SOD; Il-gaġeġ SOD huma konnessi minn ċrieki kwaternarji doppji biex jiffurmaw passaturi molekulari tat-tip LTA; Il-gaġeġ SOD huma konnessi b'ċirku eżagonali doppju biex jiffurmaw passaturi molekulari taż-żeolite FAU u EMT.
Barra minn hekk, fl-istruttura tal-qafas tal-għarbiel molekulari taż-żeolite, spiss jinstabu xi ktajjen karatteristiċi, saffi ta 'netwerk bi-dimensjonali tliet konnessi, u unitajiet strutturali perjodiċi (PBUs). Il-ħames katina l-aktar komuni bħal strutturi huma katina Pentasil, katina żigżag doppja, katina żigżag doppja, katina ta 'fus doppju, u katina tal-ġebel tal-kolonna qasira. Il-katina tal-Pentasil komposta minn gaġeġ maqsuma bit-truf hija katina karatteristika tal-familja ta 'għarbiel molekulari taż-żeolite tas-silika għolja. L-aktar struttura qafas rappreżentattiva tal-MFI hija magħmula minn ktajjen Pentasil. L-istivar parallel ta 'saffi ta' netwerk bi-dimensjonali tliet konnessi jifforma struttura ta 'erba' skeletru konnessi tridimensjonali billi tgħaqqad it-tliet vertiċi konnessi orjentati vertikalment. Pereżempju, l-istruttura tal-iskeletru tat-tip GIS hija magħmula minn struttura ta 'saff ta' netwerk bidimensjonali 4.82 konnessa vertikalment.