ССЗ-13

SSZ-13 (код типа каркаса CHA) представляет собой высококремнистый алюмосиликатный цеолит , обладающий микропорами размером 0,38 × 0,38 нм. ^{[ 1 ]} Он принадлежит к семейству цеолитов ABC-6, а также к оффретиту , канкриниту , эриониту и другим родственным мелкопористым цеолитам. ^{[ 2 ]} Топология каркаса такая же, как у шабазита , но SSZ-13 имеет высококремнистый состав с Si/Al > 5, что приводит к низкой катионообменной емкости. Типичную химическую формулу элементарной ячейки можно описать как Q _x Na _y Al _2,4 Si _33,6 O ₇₂ • z H ₂ O (1,4 < x <27) (0,7 < y < 4,3) (1 < z <7), где Q представляет собой N , N , N -1-триметиладамантаммоний. ^{[ 1 ]} Материал был запатентован исследовательской компанией Chevron в 1985 году. ^{[ 3 ]} и потенциально может быть использован в качестве твердого катализатора для метанола процесса превращения в олефины (МТО) и селективного каталитического восстановления (СКВ) NOx.

Структура

ССЗ-13 соответствует изоморфному замещению атома алюминия на атом кремния в природном минерале шабазите. Хотя шабазит существует в виде двойного кристалла , ^{[ 4 ]} SSZ-13 исключительно монокристаллический. Обычно цеолиты, соответствующие изоморфному замещению шабазита, называются цеолитами типа CHA . Константы решетки варьируются в зависимости от соотношения Si/Al и содержащихся в нем металлов, но симметрия кристалла остается в основном той же.

Каркас CHA, который представлен соединяющимися атомами Si или Al, показан на рисунке справа. ^{[ 1 ]} и состоит только из 4-, 6- и 8-членных колец, без 5-членных колец, как в ZSM-5 и мордените . ^{[ 1 ]} Для него также характерна двойная шестичленная кольцевая структура (D6R), состоящая из двух шестичленных колец и шести четырехчленных колец. ^{[ 1 ]}

Размер пор цеолита составляет 0,38 нм, если размер атомов кислорода оценивать по ионному радиусу (0,135 нм), ^{[ 1 ]} классифицируя его как мелкопористый цеолит. Он может адсорбировать небольшие молекулы газа, но крупные органические молекулы не могут проникнуть в поры.

Другой известный изотипический заменитель риолита - это SAPO-34, силикоалюмофосфат . ^{[ 5 ]}

Синтез

SSZ-13 можно синтезировать следующим методом. ^{[ 6 ]} Материал готовят из следующего состава шихты:

10 Na ₂ O : 2,5 Al ₂ O ₃ : 100 SiO ₂ : 4400 H ₂ O : 20 TMAdOH.

2 г 1N NaOH , 2,78 г 0,72 M N , N , N -1-триметиладамантаммония гидроксида (TMAdOH) и 3,22 г деионизированной воды Смешивают 0,1 г Al ₂ O ₃ . К раствору добавляют и смешивают с 0,6 г коллоидного кремнезема . Полученный вязкий гель выдерживают в течение двух часов и нагревают в течение 4 дней при температуре 160°C в стальном автоклаве с тефлоновым покрытием . Кристаллизованный продукт можно выделить фильтрованием.

SSZ-13 субмикронного размера можно получить за 6 часов с помощью метода быстрой кристаллизации с паром, используя тетраэтилортосиликат (ТЭОС) в качестве источника кремнезема. ^{[ 7 ]}

Использование

SSZ-13 представляет собой высококремнеземистый цеолит с топологией CHA . Материалы с такой топологией представляют промышленный интерес как потенциальные катализаторы для применения в реакции превращения метанола в олефины (МТО).

Недавно SSZ-13 привлек внимание как катализатор селективного каталитического восстановления (SCR) NOx. ^{[ 8 ]} Фактически медьсодержащий ССЗ-13 промышленно применяется для контроля выбросов дизельных двигателей.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Баерлохер, Ч.; Маккаскер, LB.; Олсон, Д.Х. Атлас типов каркасов цеолитов, Elsevier, Амстердам, 6-е изд., 2007 г., см. также: http://www.iza-structure.org/databases/ .
^ Г. Р. Миллуорд, С. Рамдас, Дж. М. Томас, Proc. Р. Сок. Лонд. А, 399 , 57 (1985)
^ Зоны, SI Патент США 4 544 538 , 1985 г. ,
^ Смит, СП (1963). «Кристаллические структуры II. Гидратированного Са-шабазита при комнатной температуре». Акта Кристаллогр . 16 : 45–53. дои : 10.1107/S0365110X63000074 .
^ Лок, Б.М. (1984). «Силикоалюмофосфатные молекулярные сита: еще один новый класс микропористых кристаллических неорганических твердых веществ». Дж. Ам. хим. Соц . 106 (20): 6092–6093. дои : 10.1021/ja00332a063 .
^ Робсон, Х., Лиллеруд, КП (2001). Проверенный синтез цеолитовых материалов . Эльзевир. ISBN 0-444-50703-5
^ Цзэн, Л. (2020) Быстрый синтез цеолита SSZ-13 методом паровой кристаллизации . doi : 10.1016/j.micromeso.2019.109789
^ Булл, И.; Бурс, РС; Ягловский, ВМ; Кермер, Г.С.; Мойни, А.; Патчетт, Дж. А.; Сюэ, ВМ; Берк, П.; Деттлинг, Дж. К.; Кодл, Патент MTUS 0,226,545, 2008 г.

[iza-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Баерлохер, Ч.; Маккаскер, LB.; Олсон, Д.Х. Атлас типов каркасов цеолитов, Elsevier, Амстердам, 6-е изд., 2007 г., см. также: http://www.iza-structure.org/databases/ .

[2] Г. Р. Миллуорд, С. Рамдас, Дж. М. Томас, Proc. Р. Сок. Лонд. А, 399 , 57 (1985)

[3] Зоны, SI Патент США 4 544 538 , 1985 г. ,

[2-4] Смит, СП (1963). «Кристаллические структуры II. Гидратированного Са-шабазита при комнатной температуре». Акта Кристаллогр . 16 : 45–53. дои : 10.1107/S0365110X63000074 .

[3-5] Лок, Б.М. (1984). «Силикоалюмофосфатные молекулярные сита: еще один новый класс микропористых кристаллических неорганических твердых веществ». Дж. Ам. хим. Соц . 106 (20): 6092–6093. дои : 10.1021/ja00332a063 .

[6] Робсон, Х., Лиллеруд, КП (2001). Проверенный синтез цеолитовых материалов . Эльзевир. ISBN 0-444-50703-5

[7] Цзэн, Л. (2020) Быстрый синтез цеолита SSZ-13 методом паровой кристаллизации . doi : 10.1016/j.micromeso.2019.109789

[8] Булл, И.; Бурс, РС; Ягловский, ВМ; Кермер, Г.С.; Мойни, А.; Патчетт, Дж. А.; Сюэ, ВМ; Берк, П.; Деттлинг, Дж. К.; Кодл, Патент MTUS 0,226,545, 2008 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]