천연 실리코발광 점토로부터 제올라이트 분자체를 제조하는 방법 및 특성

Zeolite 분자체는 일정한 기공 구조를 가진 실리코 알루미네이트 결정의 일종입니다. 그것은 가스 흡착 및 분리, 산업 촉매, 중금속 이온 오염 제어 등의 분야에서 널리 사용됩니다. 제올라이트 분자 체의 전통적인 수열 합성은 종종 실리콘과 알루미늄 및 유기 주형을 원료로 포함하는 화학 제품을 사용하는데, 이는 값 비쌀뿐만 아니라 환경을 오염시킵니다.
최근 몇 년 동안 "녹색 화학 산업"이라는 개념의 인기와 함께 카올린, 몬모릴로나이트, 직장 및 일라이트와 같은 천연 알루미노 실리케이트 점토는 풍부한 매장량과 저렴한 가격으로 인해 제올라이트 분자 체를 합성하기위한 원료로서 큰 잠재력을 보여주었습니다. 그들의 합성 과정에는 주로 종자 방법, 증기 보조 고체상 방법 및 무용제 방법이 포함됩니다.
1. 종자 방법
Holmes 등은 천연 카올린을 실리콘 소스로, 상업용 분자체를 결정 종자로 사용하여 고순도 ZSM-5 분자체를 생산한다고 보고했기 때문에 결정 종자 방법은 합성 유도 기간을 크게 단축시키고 하이브리드 결정의 형성을 억제하며 입자 크기를 조절할 수 있기 때문에 생산 비용을 크게 절감했으며 녹색 합성 공정의 특성뿐만 아니라 간단하고 편리한 조작과 유기 템플릿 없음, 그것은 녹색 합성 제올라이트 분자 체의 대표적인 경로 중 하나가되었습니다.
시드 방법에 의해 점토계 제올라이트 분자체를 합성하는 메카니즘은 액상 합성 메카니즘, 즉, 제올라이트 시드가 결정화의 초기 단계에서 부분적으로 용해되어 제올라이트 분자체의 일차 단위 구조와 함께 작은 단편을 형성하는 경향이 있다; 동시에, 천연 알루미노실리케이트 점토의 활성화에 의해 생성된 활성 알루미노실리케이트 종의 용해 중축합에 의해 형성된 알루미노실리케이트 겔은 종자 단편을 서서히 감싸고 종자의 구조 안내 하에 결정화하여 종자를 코어로 하는 쉘 구조를 형성한다. 결정화 시간의 연장으로, 비정질 알루미네이트 겔은 점차적으로 집중 중합을 통해 쉘에서 코어로 증착되는 일차 분자 체 구조 단위를 생성하고, 마지막으로 점토 탈중합에 의해 형성된 활성 지질 및 미네랄 폴리머를 제올라이트 분자 체로 변환합니다.
2. 의약외품 고상 조합 방법
상기 기술은 반응 용매 및 구조 지향제의 기상으로 제올라이트 분자체를 합성하기 위한 원료를 결정화하는데 사용되는 스페이서인 것을 특징으로 한다. 전통적인 수열 합성 공정과 비교할 때, 준 고상 합성 시스템은 ZSM-5, SSZ-13, SAPO-34 및 기타 제올라이트의 합성에 널리 사용되어 왔으며 이는 주형의 양이 적고 물을 절약하며 제품과 모액 사이의 분리 단계를 제거하는 등의 장점 때문에 최근 몇 년 동안 널리 사용되었습니다.
의약외형 고상합성기술로 제조된 천연실리카알루미나 점토계 제올라이트의 결정화 과정은 고상합성과 액상합성간의 이상결정화 메커니즘에 더욱 부합한다. 즉, 고상 합성 제올라이트 분자체의 결정화 초기 단계에서 천연 실리코발광 점토는 고체 원료의 표면에 부착된 수증기와 강알칼리성 수산화 이온의 이중 작용 하에 용해되고, 활성 실리콘 및 알루미늄 종을 생성하며, 제올라이트 분자체 미세결정으로 결정화에 앞장선다. 결정화 시간의 연장으로, ZEOLITE CRYSTALLITES는 주변에서보다 활동적인 실리콘 및 알루미늄 종을 흡수하고 Na + 및 구조 지시제의 작용하에 오스왈드 메커니즘에 따라 점차 성장합니다. 증기 환경에서 결정 핵 주변 환경에서 활성 실리콘 및 알루미늄 종의 질량 전달 및 열 전달이 크게 증가하여 지오 폴리머 표면의 활성을 감소시킬뿐만 아니라 유기 템플릿이 고체 원료의 표면에 쉽게 부착 될 수있을뿐만 아니라 지오 폴리머의 중합 및 재배열을 촉진합니다. 따라서 결정의 성장 속도를 가속화합니다.
고상과 같은 합성기술에 의한 점토계 제올라이트 분자체의 제조는 다수의 합성용매의 친환경 합성 특성을 극복하지만, 합성제품의 결정화 시 시스템의 과도한 압력, 번거로운 합성 조작, 시스템의 과도한 압력과 같은 일련의 실질적인 문제로 인해 여전히 산업화될 수 없다.
3. 무용제 방법
알칼리 용액의 큰 배출, 환경 오염, 낮은 수율의 단일 주전자 및 고압의 문제를 극복하기 위해 제올라이트 분자체의 전통적인 합성에서 용매 물의 사용으로 인한 합성 시스템의 문제점을 극복하기 위해, 점토계 제올라이트 분자체의 무용매 합성 기술이 생겨났다. 제올라이트 분자체의 무용매 합성은 고체와 고체 상태의 상호 작용에 속하며 합성 공정에 용매 첨가가 없기 때문에 제올라이트 생산으로 인한 용매 방출 및 합성 압력의 문제가 완전히 제거됩니다.
현재, 점토계 제올라이트 분자체의 무용매 합성은 고체 상태 변환 메커니즘을 따르는 것으로 생각된다. 즉, 제올라이트 결정화의 형성은 확산, 반응, 핵 형성 및 성장의 네 단계를 거쳐야합니다. 수열 종자 합성 및 증기 보조 고체상 합성과는 달리, 고상 원료의 용해 나 무용매 합성 과정에서 제올라이트의 핵 형성 및 결정 성장에 액상의 직접적인 관여가 없습니다. 제올라이트 합성 과정에서 분쇄 시간을 연장하고 분쇄력을 강화하면 분자 간 접촉의 기회를 늘리고 분자의 자발적 확산을 촉진 할뿐만 아니라 반응 성분의 표면 자유 에너지를 증가시켜 제올라이트 합성의 총 자유 에너지를 증가시킬 수 있습니다. 결정화 공정에서, 상 계면 사이의 풍부한 공극 및 농도 구배 차이에 따라, 천연 실리코발광 점토의 활성화 및 탈중합에 의해 생성된 활성 실리콘 및 알루미늄 종은 중합되어 점차적으로 일차 "결정 코어"를 형성하고, 이어서 이들은 계속해서 중축합, 응축 및 최종적으로 분자체 단결정으로 연결될 것이다.

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