מנגנון סינתזה של נפות מולקולריות זאוליט

מחקר מעמיק על מנגנון היווצרות וגדילה של מסננות מולקולריות זאוליט יסייע לאנשים לתכנן ולסנתז טוב יותר מבנים טופולוגיים של מסננת מולקולרית זאוליט, להרחיב מסלולים חדשים לסינתזה של חומרים מולקולריים זאוליטים ולפתח תכונות חדשות ושימושים חדשים של מולקולרי זאוליט. חומרי מסננת. למרות שמסננות מולקולריות זאוליט פותחו במשך שנים רבות, לא הייתה מסקנה אמיתית לגבי מנגנון הסינתזה שלו. חקר מנגנון ההתגבשות של נפות מולקולריות הוא בעל משמעות תיאורטית רבה ויש לו גם משמעות מנחה מעשית לסינתזה של נפות מולקולריות זאוליט חדשות. כיום, המנגנונים המייצגים ביותר הם מנגנון טרנספורמציה מוצק (Solid hydrogel Transformation mechanism), מנגנון טרנספורמציה של פאזה נוזלית (Solution-mediated Transport mechanism) ומנגנון טרנספורמציה דו-פאזי.
מנגנון שינוי שלב מוצק
מנגנון הטרנספורמציה של הפאזה המוצקה הוצע לראשונה על ידי פלניגן וברק, וזהו גם מנגנון התגבשות של מסננת מולקולרית זאוליט המוצעת. הם מאמינים ש:
במהלך כל תהליך ההתגבשות של מסננת מולקולרית זאוליט, רק שלב הג'ל המוצק עצמו מיוצר בתנאים הידרותרמיים, ולאחר מכן מסדרים מחדש את המבנה של שלד האלומינוזיליקט באופן ישיר, מה שמוביל לגרעין וצמיחת גבישים של המסננת המולקולרית הזאוליט. בתהליך ההתגבשות של מסננת מולקולרית זאוליט, אין התמוססות של שלב הג'ל המוצק ולא השתתפות ישירה של השלב הנוזלי בגרעין וצמיחת הגביש של המסננת המולקולרית הזאוליט.
ראשית, לאחר ערבוב חומרי הגלם השונים הנדרשים לסינתזה של מסננת מולקולרית זאוליט, המינים העיקריים סיליקט ואלומינאט מתפלמרים ליצירת ג'ל אלומינוסיליקט ראשוני. יחד עם זאת, למרות שמיוצר גם השלב הנוזלי בין הג'לים, השלב הנוזלי אינו משתתף בתהליך ההתגבשות והגרעין. שנית, ג'ל האלומינוזיליקט הראשוני שנוצר עובר דה-פולימריזציה מתמשכת ומסודר מחדש תחת פעולתם של יוני OH, ובכך יוצר את היחידות המבניות הראשוניות הנדרשות להתגבשות של זאוליטים מסוימים. לבסוף, יחידות מבניות ראשוניות אלו מסודרות מחדש סביב הקטיונים המולחלים ליצירת רב-הדרונים, אשר עוברים פילמור נוסף, מחוברים ויוצרים גבישי מסננת מולקולרית זאוליט.
בשנות ה-70, מדענים הולנדים Mcnicol et al. השתמשו בספקטרוסקופיה מולקולרית כדי לעקוב אחר כל תהליך ההתגבשות של מסננות מולקולריות זאוליט LTA, ובכך סיפקו ראיות ניסיוניות מספיקות למנגנון המעבר של פאזות מוצקות. בשנות ה-90, שיטת הסינתזה המוצעת של המרת ג'ל יבש הוסיפה גם דוגמה למנגנון המעבר לפאזה מוצקה. בנוסף, שיטת הסינתזה המוצעת נטולת ממסים משלב מוצק שפותחה בשנים האחרונות מספקת עדויות מקבילות למנגנון המעבר של פאזות מוצק במידה מסוימת.