從簡(jiǎn)單的基本結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行研究。通常來(lái)講，沸石分子篩都是一個(gè)個(gè)四面體通過(guò)共用頂點(diǎn)來(lái)堆積得到的，所以一個(gè)四面體就是一個(gè)初級(jí)的結(jié)構(gòu)單元(TO4四面體)。例如：對(duì)于silicalite-1沸石分子篩來(lái)講，它的初級(jí)結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體（[Si O4]0），并且這個(gè)四面體結(jié)構(gòu)單元呈現(xiàn)電中性，這些硅氧四面體通過(guò)共用氧原子的連接，形成了具有MFI結(jié)構(gòu)的沸石分子篩。在合成中模板劑和吸附水是存在于它的孔道中的。當(dāng)然，當(dāng)在合成體系中有鋁存在的條件下，則有兩種四面體：硅氧四面體（[Si O4]0）和鋁氧四面體（[Al O4]-），并且鋁氧四面體是存在一個(gè)負(fù)電荷的，通過(guò)組裝合成了硅鋁的具有MFI結(jié)構(gòu)的分子篩，由于這種結(jié)構(gòu)本身帶有一定的負(fù)電荷，因此必然要通過(guò)額外的陽(yáng)離子來(lái)平衡，使其整體終呈現(xiàn)電中性。而磷鋁分子篩則是磷氧四面體（[PO4]+）和鋁氧四面體（[Al O4]-）嚴(yán)格交替構(gòu)成，骨架呈電中性。當(dāng)然，在初級(jí)結(jié)構(gòu)單元與初級(jí)結(jié)構(gòu)單元的連接中，要遵守Lowenstein規(guī)則：在硅鋁骨架結(jié)構(gòu)中，鋁與鋁不能相鄰；在磷酸鹽骨架結(jié)構(gòu)中，如SAPO-34，鋁是不能和二價(jià)或者三價(jià)金屬原子相鄰、以及磷不能與硅或磷相連的。
分子篩的骨架結(jié)構(gòu)由初級(jí)結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行有限或者無(wú)限的連接后而形成的。有限的結(jié)構(gòu)單元，如次級(jí)結(jié)構(gòu)單元通常是指由TO4四面體通過(guò)共同使用的氧原子，從而按照不同的連接方式組成的多元環(huán)結(jié)構(gòu)，比較常見的環(huán)結(jié)構(gòu)如四元環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)、雙四元環(huán)和雙六元環(huán)?，F(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的為18種次級(jí)結(jié)構(gòu)單元。例如4-4次級(jí)結(jié)構(gòu)單元，它所代表的的是兩個(gè)四元環(huán)，即雙四元環(huán)。正如我們所熟知的A型分子篩，它就是通過(guò)SOD籠與雙四元環(huán)之間進(jìn)行連接從而形成了沸石分子篩。當(dāng)然我們所說(shuō)的SBU只是在理論意義上的拓?fù)鋯卧?，是為了更好的理解和解釋沸石分子篩的結(jié)構(gòu)，不能這樣就認(rèn)為是沸石分子篩晶化過(guò)程的真實(shí)物種。
固相轉(zhuǎn)變機(jī)理是由Flanigen和Breck提出的，也是早提出的沸石分子篩晶化機(jī)理。他們認(rèn)為:
在沸石分子篩的整個(gè)晶化過(guò)程中只是凝膠固相本身在水熱條件下產(chǎn)生，然后直接進(jìn)行硅鋁酸鹽骨架的結(jié)構(gòu)重排，進(jìn)而導(dǎo)致了沸石分子篩的成核和晶體的生長(zhǎng)，而在沸石分子篩晶化過(guò)程中既沒(méi)有凝膠固相的溶解，也并沒(méi)有液相直接來(lái)參與沸石分子篩的成核以及晶體的生長(zhǎng)。
，沸石分子篩合成所需的各種原料混合后，主要物種硅酸鹽與鋁酸鹽聚合生成硅鋁酸鹽初始凝膠。同時(shí)，凝膠間液相雖然也產(chǎn)生，然而液相部分并不參與晶化成核的過(guò)程中。其次，所形成的硅鋁酸鹽初始凝膠在OH-離子的作用下卻不斷發(fā)生解聚與結(jié)構(gòu)重排，從而形成某些沸石晶化所需要的初級(jí)結(jié)構(gòu)單元。后，這些初級(jí)結(jié)構(gòu)單元進(jìn)一步圍繞著水合陽(yáng)離子發(fā)生重排構(gòu)成多面體，這些多面體再進(jìn)一步聚合、連接、形成沸石分子篩晶體。
70年代，荷蘭科學(xué)家Mcnicol等人通過(guò)使用分子光譜技術(shù)來(lái)追蹤LTA型沸石分子篩的整個(gè)晶化過(guò)程，從而在實(shí)驗(yàn)上為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理給予充分的根據(jù)。90年代，干膠轉(zhuǎn)化的合成方法的提出也為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理增加了一個(gè)實(shí)例。另外，近幾年發(fā)展起來(lái)的固相無(wú)溶劑合成的方法的提出也是在一定程度上為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理提供相應(yīng)的證據(jù)。
Zhdanov的實(shí)驗(yàn)表明，沸石分子篩晶體生長(zhǎng)速度與液相中多硅酸根和鋁酸根離子的濃度息息相關(guān)，并且晶化過(guò)程中液相各組分濃度是不斷變化的，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持了液相轉(zhuǎn)變機(jī)理。對(duì)液相轉(zhuǎn)變機(jī)理有利的證明是從液相中直接晶化沸石分子篩，Koizumi等人直接從澄清溶液中合成出了SOD，GIS、FAU等沸石分子篩。
雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理
在人們對(duì)于沸石分子篩晶化究竟是通過(guò)液相轉(zhuǎn)變機(jī)理還是通過(guò)固相轉(zhuǎn)變機(jī)理爭(zhēng)執(zhí)不清時(shí)，八十年代之后，又有科學(xué)家提出了雙相轉(zhuǎn)變的機(jī)理。雙向轉(zhuǎn)變機(jī)理認(rèn)為液相轉(zhuǎn)變和固相轉(zhuǎn)變同時(shí)存在沸石分子篩晶化過(guò)程中，既可以分別發(fā)生在兩種晶化反應(yīng)體系中，也可以同時(shí)發(fā)生在一個(gè)體系中。
Gabelica等人從對(duì)ZSM-5分子篩以及Na Y沸石晶化的研究印證了雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理的存在性。Iton等人在ZSM-5分子篩的晶化過(guò)程中應(yīng)用小角中子散射技術(shù)進(jìn)行研究，同時(shí)發(fā)現(xiàn)使用不同的硅源，ZSM-5沸石分子篩的晶化是遵循不同的機(jī)理進(jìn)行。從而得出即使是同一種類型沸石分子篩，在不同的晶化條件下其生長(zhǎng)的機(jī)理是不一樣的結(jié)論。
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