Jump to content

Цеолит

(Перенаправлено из цеолита )
Цеолит выставлен в эстонском музее естественной истории

Цеолит - это семейство нескольких микропористых кристаллических алюминосликатных материалов, обычно используемых в качестве коммерческих адсорбентов и катализаторов . [ 1 ] Они в основном состоят из кремния , алюминия , кислорода и имеют общую формулу М n+
1/n
(ало
2
)
(Нет
2
)
x
・ y ч
2
o
Где м n+
1/n
является либо металлическим ионом, либо H + Полем Эти положительные ионы могут быть обменены на другие в растворе контактного электролита . ЧАС +
Обменные цеолиты особенно полезны в качестве твердых кислотных катализаторов . [ 2 ]

Первоначально этот термин был придуман в 1756 году шведским минералогом Акселем Фредриком Кронстедтом , который заметил, что быстро нагрев материал, который, как полагают, был стильбит , производил большое количество пар из воды, который был адсорбирован материалом. Основываясь на этом, он назвал материал цеолит , от греческого ζέω (Zéō) , что означает «кипятить» и λίθος (líthos) , что означает «камень». [ 3 ]

Цеолиты встречаются естественным образом, но также производятся промышленно в больших масштабах. По состоянию на декабрь 2018 года , 253 уникальных цеолитовых рамках были идентифицированы, и более 40 природных цеолитных фреймводов известны. [ 4 ] [ 5 ] Каждая новая структура цеолитов, которая полученная, рассматривается Международной комиссией по структуре ассоциации цеолитов (IZA-SC) и получает трехбуквенное обозначение. [ 6 ]

Характеристики

[ редактировать ]

Характеристики

[ редактировать ]
Микроскопическая структура структуры цеолита ( морденита ), собранной из углового обмена SIO
4
тетраэдры. Натрий присутствует в виде катиона в экстра-ролике (в зеленом). Атомы Si могут быть частично заменены Al или другими тетравалентными металлами.

Цеолиты - это белые твердые вещества с обычными свойствами обработки, как и многие рутинные алюминосликатные минералы, например, полевой шпат . У них есть общая формула (Мало 2 ) (SIO 2 ) x (h 2 o) y, где m + обычно h + и с + Полем Соотношение Si/Al является переменным, которое предоставляет средства для настройки свойств. Цеолиты с соотношениями Si/Al выше, чем примерно 3, классифицируются как цеолиты с высоким содержанием крема , которые имеют тенденцию быть более гидрофобными. H. + и с + может быть заменен различными катионами, потому что цеолиты обладают ионными свойствами. Природа катионов влияет на пористость цеолитов.

Цеолиты имеют микропористые структуры с типичным диаметром 0,3–0,8 нм. Как и большинство алюминозиликатов, структура образуется путем связывания атомов алюминия и кремния с помощью оксидов. Это связывание приводит к трехмерной сети связей Si-Al, Si-O-Si и Al-o-al. Алюминиевые центры негативно заряжены, что требует сопутствующего катиона. Эти катионы увлажнены во время образования материалов. Гидратированные катионы прерывают в остальном плотную сеть связей Si-Al, Si-O-Si и Al-al-Al, что приводит к регулярным водой полостям. Из -за пористости цеолита вода может выходить из материала по каналам. Из -за жесткости структуры цеолита потеря воды не приводит к коллапсу полостей и каналов. Этот аспект - способность генерировать пустоты в твердом материале - лежит в основе способности цеолитов функционировать в качестве катализаторов. Они обладают высокой физической и химической стабильностью из -за большого ковалентного вклада связывания. Они имеют отличную гидрофобность и подходят для адсорбции громоздких гидрофобных молекул, таких как углеводороды. В дополнение к этому, высокопроизводительные цеолиты ЧАС +
Обменные, в отличие от природных цеолитов, и используются в качестве твердых кислотных катализаторов . Кислотность достаточно сильна для протонирования углеводородов, а высокопроизводительные цеолиты используются в процессах кислотного катализа, таких как каталитическое растрескивание жидкости в нефтехимической промышленности. [ 7 ]

Зеолит Морденит с некоторыми атомами Si, замененными атомами AL.

Структура структуры

[ редактировать ]
Три способа представлять кислородную 4-членную кольцевую структуру силикатных соединений.
Сравнение структурных структур цеолита (слева) типа LTA и цеолита FAU (справа)

Структуры сотен цеолитов были определены. Большинство не встречаются естественным образом. Для каждой структуры Международная ассоциация цеолитов (IZA) дает трехбуквенную код, называемый код типа Framework (FTC). [ 4 ] Например, основные молекулярные сита, 3A, 4A и 5A, - все это LTA (тип Linde A). Большинство коммерчески доступных природных цеолитов относятся к типам MOR, HEU или ANA.

Пример обозначения кольцевой структуры цеолита и других силикатных материалов показан на верхней правой фигуре. Средняя фигура показывает общую нотацию с использованием структурной формулы . Левая фигура подчеркивает тетраэдрическую структуру SIO 4 . Соединение атомов кислорода вместе создает четырехчленное кольцо кислорода (синяя жирная линия). Фактически, такая кольцевая подструктура называется четырьмя членами кольца или просто четырех кольца . На рисунке справа показано 4-кольцо с атомами Si, подключенными друг к другу, что является наиболее распространенным способом выражения топологии структуры.

Рисунок справа сравнивает типичные структуры структуры LTA (слева) и FAU (справа). Оба цеолита разделяют усеченную октаэдрическую структуру ( клетку содалит ) (фиолетовая линия). Однако то, как они подключены (желтая линия), отличается: в LTA четырехчленные кольца клетки соединены друг с другом, чтобы сформировать скелет, в то время как в FAU шестичленные кольца связаны друг с другом. В результате вход в пор в LTA представляет собой 8-кольцо (0,41 нм [ 4 ] ) и принадлежит к маленькому цеолиту , в то время как вход в пор в FAU представляет собой 12-кольцо (0,74 нм [ 4 ] ) и принадлежит к большому цеолиту пор , соответственно. Материалы с 10-кольцом называются цеолитами средних пор , типичным примером является ZSM-5 (MFI).

Хотя известно более 200 типов цеолитов, доступны только около 100 типов алюминосликата. Кроме того, существует только несколько типов, которые могут быть синтезированы в промышленном отношении и обладают достаточной тепловой стабильностью для удовлетворения требований для промышленного использования. В частности, FAU (Faujasite, USY), * BEA (бета), MOR (высокопроизводительный морденит), MFI (ZSM-5) и FER (высокопроизводительный ферририт) типы называются большой пятеркой с высоким кремнеземами цеолитов, [ 8 ] и методы промышленного производства были созданы.

Пористость

[ редактировать ]

Термин «молекулярное сито» относится к конкретному свойству этих материалов, т. Е. Возможность избирательно сортировать молекулы, основанные в основном на процессе исключения размера. Это связано с очень обычной структурой пор молекулярных измерений. Максимальный размер молекулярных или ионных видов, которые могут попасть в поры цеолита, контролируется размерами каналов. Они традиционно определяются размером кольца апертуры, где, например, термин «восьми кольца» относится к замкнутой контуре, которая построена из восьми тетраэдрических координированных атомов кремния (или алюминия) и восемь атомов кислорода. Эти кольца не всегда являются идеально симметричными из -за различных причин, включая штамм, вызванную связью между единицами, которые необходимы для получения общей структуры или координации некоторых атомов кислорода колец с катионами внутри структуры. Следовательно, поры во многих цеолитах не являются цилиндрическими.

Изоморфная замена

[ редактировать ]

Изоморфная замена Si в цеолитах может быть возможной для некоторых гетероатомов, таких как титан , [ 9 ] цинк [ 10 ] и Германия . [ 11 ] Атомы Al в цеолитах также могут быть структурно заменены бором [ 12 ] и галлий . [ 13 ]

Силикоалуминофосфатный тип (альпо -молекулярное сито), [ 14 ] в котором Si изоморфный с Al и P и Al изоморфный с Si, а Gallogermanate [ 15 ] и другие известны.

Естественное явление

[ редактировать ]
Форма Томсонита (один из самых редких цеолитов) из Индии

Некоторые из наиболее распространенных минеральных цеолитов - это анальный , хабазит , клиноптилолит , хауландит , натролит , филипсит и стильбит . Примером минеральной формулы цеолита является: Na 2 Al 2 Si 3 O 10 · 2H 2 O, формула для натролита .

Природные цеолиты образуются там, где вулканические породы и слои пепла реагируют с щелочными подземными водами. Цеолиты также кристаллизуются в пост-депозиционной среде в течение периодов от тысяч до миллионов лет в мелководных морских бассейнах. Природные цеолиты редко являются чистыми и в различной степени загрязнены другими минералами, металлами, кварцами или другими цеолитами. По этой причине, природные цеолиты исключены из многих важных коммерческих применений, где важны однородность и чистота. [ Цитация необходима ]

Цеолиты трансформируются в другие минералы при выветривании , гидротермальных изменениях или метаморфических условиях. Некоторые примеры: [ 16 ]

Драгоценные камни

[ редактировать ]
Полированный томсонит

Томсониты , один из более редких цеолитных минералов, были собраны в качестве драгоценных камней из серии потоков лавы вдоль озера Верхнее в Миннесоте и, в меньшей степени, в Мичигане . Узелки Thomsonite из этих районов разрушились из базальтовых лавовых потоков и собираются на пляжах и с помощью Scuba Divers в озере Верхнем.

Эти узелки Thomsonite имеют концентрические кольца в комбинациях цветов: черный, белый, оранжевый, розовый, фиолетовый, красный и многие оттенки зеленого. Некоторые узелки имеют медные включения и редко встречаются с медными "глазами". При отполировании лапидарием томсониты иногда демонстрируют эффект «кошачий глаз» ( Chatoyancy ). [ 17 ]

Производство

[ редактировать ]

Первая синтетическая структура сообщила Ричард Баррер . [ 18 ] Индустриально важные цеолиты производятся синтетически. Типичные процедуры влечет за собой нагревание водных растворов глинозема и кремнезема гидроксидом натрия . Эквивалентные реагенты включают алюминат натрия и силикат натрия . Дальнейшие вариации включают использование структурных агентов (SDA), таких как катион четвертичного аммония . [ 19 ]

Синтетические цеолиты имеют некоторые ключевые преимущества по сравнению с их естественными аналогами. Синтетические материалы изготовлены в равномерном состоянии фазовойчики. Также возможно создавать цеолитные структуры, которые не появляются в природе. Цеолит А является известным примером. Поскольку основным сырью, используемым для производства цеолитов, являются кремнезем и глинозем, которые являются одними из наиболее распространенных минеральных компонентов на Земле, потенциал для снабжения цеолитов практически неограничен.

Рудовая добыча

[ редактировать ]
Натролит из Польши

По состоянию на 2016 год Годовое производство в мире природного цеолита приближается к 3 миллионам тонн . Основные производители в 2010 году включали Китай (2 миллиона тонн), Южная Корея (210 000 т), Япония (150 000 т), Иордан (140 000 т), Турцию (100 000 т) Словакия (85 000 т) и Соединенные Штаты (59 000 т). [ 20 ] Готовая доступность роли, богатой цеолитом по низкой стоимости, и нехватка конкурирующих минералов и камней, вероятно, является наиболее важным фактором для его крупномасштабного использования. Согласно Геологической службе Соединенных Штатов , вполне вероятно, что значительный процент материала, продаваемого в виде цеолитов в некоторых странах, является вулканическим туфом наземного или пиломатериала , который содержит лишь небольшое количество цеолитов. Эти материалы используются для строительства, например, камень измерения (в качестве измененного вулканического туфа), легкий заполнитель , пуццолановый цемент и кондиционеры почвы . [ 21 ]

Синтетический цеолит

Сообщалось о более чем 200 синтетических цеолитах. [ 22 ] Большинство цеолитов имеют алюминосиликатные рамки, но некоторые включают германия, железо, галлия, бор, цинк, олово и титан. [ 23 ] Синтез цеолита включает в себя соль -гель процессы. Свойства продукта зависят от состава реакционной смеси, рН системы, рабочей температуры , предварительной реакции «посева», времени реакции, а также используемых шаблонов. В процессе Sol-Gel другие элементы (металлы, оксиды металлов) могут быть легко включены.

Приложения

[ редактировать ]

Цеолиты широко используются в качестве катализаторов и сорбентов . [ 24 ] Их четко определенная структура пор и регулируемая кислотность делают их очень активными в большом разнообразии реакций. [ 2 ] [ 25 ] В химии цеолиты используются в качестве мембран для отдельных молекул (могут пройти только молекулы определенных размеров и форм), и в качестве ловушек для молекул, чтобы их можно было проанализировать.

Исследования и разработка многих биохимических и биомедицинских применений цеолитов, в частности, в природе, встречающихся видах Heulandite , Clicoptilolite и Chabazite продолжаются. [ 26 ]

Органический синтез

[ редактировать ]

В синтетической химии гомогенные катализаторы предпочтительнее из -за доступности, низкой стоимости и превосходной каталитической активности, поскольку все каталитические участки легко доступны. Тем не менее, эти однородные катализаторы имеют несколько недостатков, таких как невозвратные, что требует более чем стехиометрического количества и трудностей в разделении и восстановлении. Некоторые другие недостатки в его использовании включают потенциальную опасность в обработке, токсичности, коррозийной природе и проблемах утилизации из -за кислых сточных вод. В дополнение к этому, гидролиз и очистка результирующего комплекса приводят к коррозионным побочным продуктам. Исследования продолжаются в альтернативных гетерогенных твердых катализаторах, которые являются стабильными, многоразовыми и благоприятными для природы, которые также позволит лучше работать на продуктах реакции. Было обнаружено, что среди этих различных твердых катализаторов цеолиты являются превосходными из -за их селективности формы, термической стабильности и повторного использования.

Алкилирование и ацилирование Friedel -Crafts с использованием цеолитов в качестве катализатора распространены в органическом синтезе. [ 2 ]

Ионообмен, очистка воды и смягчение

[ редактировать ]

Цеолиты широко используются в качестве ионообменных слоев при бытовой и коммерческой очистке воды , смягчении и других применениях.

Доказательства самой старой известной системы фильтрационной системы очистки цеолита встречаются в нетронутых отложениях корректального водохранилища в городе Майя Тикал , в северной Гватемале. [ 27 ]

Ранее полифосфаты использовались для смягчения жесткой воды. Полифосфаты образуются комплексными с ионами металлов, такими как CA 2+ и мг 2+ связывать их так, чтобы они не могли вмешиваться в процесс очистки. Однако, когда эта вода, богатая фосфатами, проходит в воде основного потока, она приводит к эвтрофикации водоемов, и, следовательно, использование полифосфата было заменено с помощью синтетического цеолита.

Наибольшее использование для цеолита - глобальный рынок стиральных порошков . Цеолиты используются в стирке в качестве смягчения воды, удаляя CA 2+ и мг 2+ ионы, которые в противном случае были бы ускорены из раствора. Ионы сохраняются цеолитами, которые выпускают NA + Ионы в раствор, позволяя стирку быть эффективным в областях с жесткой водой. [ 28 ]

Синтетические цеолиты, как и другие мезопористые материалы (например, MCM-41 ), широко используются в качестве катализаторов в нефтехимической промышленности , например, при каталитическом растрескивании и гидрокреки . Цеолиты ограничивают молекулы в небольшие пространства, что вызывает изменения в их структуре и реактивности. Кислотные формы приготовленных цеолитов часто представляют собой мощные твердотельные твердые кислоты , способствующие множеству катализируемых кислотами реакций, таких как изомеризация , алкилирование и растрескивание.

Каталитическое растрескивание использует реактор и регенератор. Корм впрыскивается в горячий, псевдоожиженный катализатор, где большие молекулы газодола разбиваются на меньшие молекулы бензина и олефины . Парофазные продукты отделяются от катализатора и дистиллируют в различные продукты. Катализатор распространяется до регенератора, где воздух используется для сжигания кока -колы с поверхности катализатора, который был образован как побочный продукт в процессе растрескивания. Горячий, регенерированный катализатор затем распространяется обратно в реактор, чтобы завершить свой цикл.

Цеолиты, содержащие наночастицы кобальта, имеют применение в отрасли рециркуляции в качестве катализатора для разрушения полиэтилена и полипропилена , двух широко используемых пластмасс, в пропан . [ 29 ]

Перерабатывание ядерных отходов

[ редактировать ]
Исследователь в Sandia National Laboratories исследует флаконы SOMS (Sandia Octahedral Molecular Syeme), цеолит, который показывает потенциал для очистки радиоактивных отходов и промышленных металлов.

Зеолиты использовались в передовых методах переработки ядерной переработки , где их микропористая способность захватывать некоторые ионы, позволяя другим свободно проходить прохождение, позволяет многие продукты деления эффективно удалять из отходов и постоянно пойманные. Не менее важны минеральные свойства цеолитов. Их алюмино-силикатная конструкция чрезвычайно долговечна и устойчива к радиации, даже в пористой форме. Кроме того, после того, как они загружены захваченными продуктами деления, комбинация цеолитовых отходов может быть горячим в чрезвычайно прочную керамическую форму, закрывая пор и улавливая отходы в сплошном камне. Это форм -фактор отходов, который значительно снижает его опасность по сравнению с обычными системами переработки. Цеолиты также используются в управлении утечками радиоактивных материалов. Например, после ядерной катастрофы Fukushima Daiichi , мешки с песком цеолита были сброшены в морскую воду возле электростанции, чтобы адсорбировать радиоактивный цези-137 Это присутствовало на высоких уровнях. [ 30 ]

Разделение и хранение газа

[ редактировать ]

Цеолиты могут обеспечить точное и удельное разделение газов, включая удаление H 2 O, CO 2 , и, следовательно, 2 низкого уровня природного газа из потоков . Другие разделения включают благородные газы , N 2 , O 2 , Freon и Formaldehyde .

Встроенные системы генерирования кислорода (OBOGS) и концентраторы кислорода используют цеолиты в сочетании с адсорбцией качания давления для удаления азота из сжатого воздуха для подачи кислорода для воздушных заводов на больших высотах, а также для домашнего и переносных источников кислорода. [ 31 ]

Анимация адсорбции качания давления, (1) и (2) показывают чередующуюся адсорбцию и десорбцию
я Сжатый воздушный вход А адсорбция
А кислород Дюймовый десорбция
И выхлоп

на основе цеолита Системы концентратора кислорода широко используются для получения кислорода в медицинском уровне. Цеолит используется в качестве молекулярного сита для создания очищенного кислорода из воздуха, используя его способность ловить примеси, в процессе, включающем адсорбцию азота, оставляя высокочищенный кислород и до 5% аргона.

Немецкая группа Fraunhofer EV объявила, что они разработали цеолитное вещество для использования в биогазовой промышленности для долгосрочного хранения энергии при плотности в четыре раза больше воды. [ 32 ] [ Необходимый источник необходимы ]] [ 33 ] [ 34 ] В конечном счете, цель состоит в том, чтобы хранить тепло как в промышленных установках, так и в небольших комбинированных тепловых и электростанциях, таких как те, которые используются в более крупных жилых зданиях.

Debbie Meyer Green Bags , продукт для хранения и сохранения, использует форму цеолита в качестве активного ингредиента. Сумки выстланы цеолитом до адсорбированного этилена , который предназначен для замедления процесса созревания и продления срока годности продуктов, хранящихся в мешках.

Клиноптилолит также был добавлен в куриную пищу: поглощение воды и аммиака с помощью цеолита сделало помет птиц более сухим и менее запахом, следовательно, легче в обращении. [ 35 ]

Цеолиты также используются в качестве молекулярного сита в криосорбции в стиле вакуумных насосах . [ 36 ]

Солнечная энергия хранение и использование

[ редактировать ]

Цеолиты могут быть использованы для термохимического хранилища солнечного тепла, собранного у солнечных тепловых коллекционеров, как впервые продемонстрировано Герра в 1978 году [ 37 ] и для адсорбционного охлаждения , как впервые продемонстрировано Черневом в 1974 году. [ 38 ] высокая теплота адсорбции и способность гидрата В этих приложениях используется и обезвоживания при сохранении структурной стабильности. Это гигроскопическое свойство в сочетании с неотъемлемой экзотермической (энергетической) реакцией при переходе из обезвоженной формы к гидратированной форме делает естественные цеолиты полезными при сборе тепла и солнечной тепловой энергии. [ Необходимый источник необходимы ]]

Строительные материалы

[ редактировать ]

Синтетические цеолиты используются в качестве добавки в процессе производства теплого смеси асфальтобетона . Разработка этого приложения началась в Германии в 1990 -х годах. Они помогают снизить уровень температуры во время изготовления и укладки асфальтобетона, что приводит к снижению потребления ископаемого топлива, тем самым высвобождая меньше углекислого газа , аэрозолей и паров. Использование синтетических цеолитов в горячем смешанном асфальте приводит к более простому уплотнению и, в определенной степени, позволяет морить холодную погоду и более длительные выбросы.

При добавлении в Portland Cement в качестве пуццолана они могут снизить проницаемость хлорида и повысить работоспособность. Они уменьшают вес и помогают умеренно содержанию воды, обеспечивая более медленную сушку, что улучшает прочность на разрыв. [ 39 ] При добавлении в растворы извести и лаймометакаолиновые растворы синтетические гранулы цеолита могут действовать одновременно как пуццолановый материал и водохранилище. [ 40 ] [ 41 ]

Кошачий мусор

[ редактировать ]

Не сбивающий кошачий мусор часто изготовлен из цеолита (или диатомита ), одна форма которой, изобретенная в MIT , может секвестировать парниковых газов метан от атмосферы. [ 42 ]

Гемостатический агент

[ редактировать ]

Первоначальная формулировка QuikClot бренда гемостатического агента , который используется для остановки тяжелого кровотечения, [ 43 ] содержали цеолитные гранулы. При контакте с кровью гранулы быстро поглощают воду из плазмы крови, создавая экзотермическую реакцию, которая генерировала тепло. Поглощение воды также будет концентрироваться факторы свертывания, присутствующие в крови, вызывая процесс образования сгустка, возникает намного быстрее, чем при нормальных обстоятельствах, как показано in vitro . [ 44 ]

В составе 2022 QuikClot используется нетканый материал, пропитанного каолином , неорганическим минеральным фактором, активирующим XII , в свою очередь, ускоряя естественное свертывание. [ 45 ] В отличие от оригинальной цеолитной составы, Каолин не проявляет никаких термогенных свойств.

Обработка почвы

[ редактировать ]
Смешивание компостированных отходов от производства вина с цеолитами
Микропористая структура цеолитов помещает в землю стабилизирует высвобождение воды и pH

В сельском хозяйстве клиноптилолит (природный цеолит) используется в качестве обработки почвы. Это обеспечивает источник медленно выпущенного калия . Если ранее загружается аммонием , цеолит может выполнять аналогичную функцию при медленном высвобождении азота .

Цеолиты также могут выступать в качестве модераторов воды, в которых они поглотят до 55% своего веса в воде и медленно выделяют его под спросом растения. Это свойство может предотвратить корневую гниль и умеренные циклы засухи.

Аквариума

[ редактировать ]

Цеолиты рынка зоомагазинов для использования в фильтров качестве [ 21 ] где их можно использовать для адсорбирования аммиака и других азотных соединений. Из -за высокой аффинности некоторых цеолитов к кальцие они могут быть менее эффективными в жесткой воде и могут истощать кальций. Фильтрация цеолита также используется в некоторых морских аквариумах, чтобы поддерживать низкую концентрацию питательных веществ в интересах кораллов, адаптированных к источникам питательных веществ.

Где и как сформировался цеолит, является важным соображением для аквариумных применений. Большая часть северного полушария, естественных цеолитов, когда расплавленная лава вступила в контакт с морской водой, тем самым «погружая» цеолит с жертвенными ионами Na (натрия). Механизм хорошо известен химикам как ионный обмен . Эти ионы натрия могут быть заменены другими ионами в растворе, таким образом, привлечение азота в аммиаке с высвобождением натрия. Месторождение возле Медвежьей реки на юге Айдахо является разнообразием пресной воды (NA <0,05%). [ 46 ] Золиты в южном полушарии обычно образуются в пресной воде и имеют высокое содержание кальция. [ 47 ]

Минеральные виды

[ редактировать ]
Комбинированный образец из четырех видов цеолитов. Излучающие кристаллы натролита защищены в кармане со связанным стилбитом. Матрица вокруг и над карманом выстлана небольшими кристаллами ламонтита розового цвета. Heulandite также присутствует в качестве хрустального кластера на задней стороне

Структурная группа цеолитов ( классификация никеля-синца ) включает в себя: [ 4 ] [ 16 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]

Вычислительное исследование

[ редактировать ]

Компьютерные расчеты предсказывают, что возможны миллионы гипотетических цеолитных структур. Тем не менее, только 232 из этих структур были обнаружены и синтезированы до сих пор, так много ученых -цеолитов задают вопрос, почему наблюдается только эта небольшая доля возможностей. Эта проблема часто называется «проблемой узкого места». [ Цитация необходима ] В настоящее время несколько теорий пытаются объяснить причины этого вопроса.

  1. Исследование синтеза цеолита в основном сосредоточено на гидротермальных методах; Тем не менее, новые цеолиты могут быть синтезированы с использованием альтернативных методов. Методы синтеза, которые начали получать использование, включают в себя микроволновую модификацию, постсинтетическую модификацию и пар.
  2. Геометрическое компьютерное моделирование показало, что обнаруженные цеолитные рамки обладают поведением, известным как «окно гибкости». Это показывает, что существует диапазон, в котором структура цеолита «гибкая» и может быть сжата, но сохраняет структуру каркаса. Предполагается, что если структура не обладает этим свойством, то ее невозможно синтезировать.
  3. Поскольку цеолиты метастабильны, определенные рамки могут быть недоступны, поскольку нуклеация не может произойти, потому что будут образоваться более стабильные и энергетически благоприятные цеолиты. Постсинтетическая модификация использовалась для борьбы с этой проблемой с помощью метода Ador, [ 51 ] в результате чего рамки можно разделить на слои и связать обратно, удаляя связи кремнезема, либо включив их.
  4. Основываясь на плотных кристаллических модельных системах, была разработана теория кристаллизации посредством предварительного нуклеационного кластера растворенного вещества. [ 52 ] Исследование кристаллизации цеолитов в гидратированных силикатных ионных жидкостях (HSIL) показало, что цеолиты могут зародить посредством конденсации ионных кластеров до нуклеации. [ 53 ] Эта линия исследования идентифицировала несколько связей между химией жидкой среды Синтеза и важными свойствами кристаллов цеолита, таких как роль неорганических структурных агентов в выборе структуры цеолита, [ 54 ] Роль ионов в молекулярном составе цеолита и топологии, [ 55 ] и роль подвижности жидкого катиона в размере кристалла цеолитов и морфологии. [ 56 ] Следовательно, существуют сложные отношения между свойствами синтеза цеолита и кристаллизационным цеолитом, потенциально объясняя, почему может быть синтезирована только небольшая доля гипотетических цеолитных структур. Хотя эти отношения еще не до конца понятны, синтез цеолита HSIL является исключительной модельной системой для науки о цеолитах, предоставляя возможности для продвижения современного понимания цеолита CONUNDRUM.

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ «Структура цеолита» . Grace.com . WR Grace & Co. 2006. Архивировано из оригинала 15 февраля 2009 года . Получено 8 февраля 2019 года .
  2. ^ Jump up to: а беременный в Наяк, Йогеша Н.; Наяк, Сварнаговри; Надаф, YF; Shetty, Nitinkumar S.; Гаонкар, Сантош Л. (2020). «Цеолит катализировал реакции Friedel-Crafts: обзор» . Письма в органической химии . 17 (7): 491–506. doi : 10.2174/15701786166666190807101012 . S2CID   201222323 .
  3. ^ Cronstedt от (1756). «Естественный цеолит и минералы». Действия Шведской научной академии Стокгольм . 17 : 120.
  4. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и «База данных цеолитных структур» . iza-structure.org . Международная цеолитная ассоциация. 2017 . Получено 24 мая 2021 года .
  5. ^ «Минералы, организованные новой классификацией Даны» . webmineral.com . Получено 8 февраля 2019 года .
  6. ^ «Новости из Комиссии по структуре» . Комиссия по структуре IZA . 2018 . Получено 8 февраля 2018 года .
  7. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2 -е изд.). Баттерворт-Хейнеманн . ISBN  978-0-08-037941-8 .
  8. ^ «Обзор технологии и решений формирования цеолитов для преодоления диффузионных ограничений». Катализаторы (8): 163. 2018.
  9. ^ Патент США 4410501a , «Приготовление пористого кристаллического синтетического материала, состоящего из}} кремниевых и титановых оксидов», выпущено 1979-12-21  
  10. ^ Патент США 2016243531a1 , «Процессы подготовки цинколюминозиликатов с топологиями и композициями AEI, CHA и GME, выпущенными», выпустили 2015-02-24  
  11. ^ Shamzhy, Mariya v.; Элиашова, Павла; Витварова, Дана; Opanasenko, Maksym v.; Ферт, Даниэль С.; Моррис, Рассел Э. (2016). «Стабилизация постсинтеза германозиликатных цеолитов ITH, IWW и UTL путем замены GE на AL» . Химия: европейский журнал . 22 (48): 17377–17386. Doi : 10.1002/chem.201603434 . HDL : 10023/11880 . PMID   27754569 .
  12. ^ Патент США 5187132a , «Подготовка боросиликатных цеолитов», выпущено 1993-02-16  
  13. ^ «Включение галлия в цеолиты: синтезы, свойства и каталитическое применение». Химический Rev. (100): 2303–2405. 2000.
  14. ^ «Кристаллическая структура гидроксид-алюминиевого фосфата тетратропиламмония № 5». ACS Sym. Сервис (218): 109–118. 1983.
  15. ^ «Гидротермальный синтез и структурная характеристика цеолитоподобных структур, основанных на галлиевых и алюминиевых германтах». J. Am. Химический Соц (120): 13389–13397. 1998.
  16. ^ Jump up to: а беременный Tschernich RW (1992). Зеолиты мира . Geoscience Press. ISBN  9780945005070 .
  17. ^ Дитрих Р.В. (2005). «Томсонит» . Gemrocks . Получено 2 октября 2013 года .
  18. ^ Баррер, RM (1948-01-01). «33. Синтез цеолитового минерала с хабазитами, похожими на сорптивные свойства» . Журнал химического общества (возобновление) (0): 127–132. doi : 10.1039/jr9480000127 . ISSN   0368-1769 .
  19. ^ Rollmann LD, Valyocsik EW, Shannon Rd (1995). "Зеолитные молекулярные сита". В Murphy DW, Interrante LV (ред.). Неорганические синтезы: немолекулярные твердые тела . Тол. 30. Нью -Йорк: Wiley & Sons. С. 227–234. doi : 10.1002/9780470132616.CH43 . ISBN  9780470132616 .
  20. ^ «Цеолиты (естественный)» (PDF) . USGS Mineral Commodity Резюме . 2011. Архивировал (PDF) из оригинала 2011-06-08 . Получено 8 февраля 2019 года .
  21. ^ Jump up to: а беременный Virta RL (2011). «Ежегодник Minerals 2009 - цеолиты» (PDF) . USGS . Архивировано (PDF) из оригинала 2011-06-08 . Получено 8 февраля 2019 года .
  22. ^ Earl DJ, Deem MW (2006). «На пути к базе данных гипотетических цеолитных структур». Ind. Eng. Химический Резерв 45 (16): 5449–5454. doi : 10.1021/IE0510728 . ISSN   0888-5885 .
  23. ^ Szostak R (1998). Молекулярные сита - принципы синтеза и идентификации . Ван Ностранд Рейнсин Электрика/Инженерная и инженерная серия. Спрингер. ISBN  9780751404807 .
  24. ^ П. Чаттерджи; Ю. Хан; Т. Кобаяши; К. Верма; М. Майс; Р. Бехера; Т. Джонсон; Т. Прозоров; Дж. Эванс; II замедление; У. Хуан (2023). «Захват редкозвездочных элементов синтетическим алюминосиликатом MCM-22: Механистическое понимание захвата YB (III)». ACS Appl. Матер Интерфейсы . 15 (46): 54192–54201. doi : 10.1021/acsami.3c14560 . PMID   37934618 . S2CID   265050410 .
  25. ^ Бхатия С. (1989). Катализаторы цеолитов: принципы и приложения . Boca Raton: CRC Press. ISBN  9780849356285 .
  26. ^ Auerbach SM, Carrado Ka, Dutta PK, Eds. (2003). Справочник по науке о цеолитах и ​​технике . Boca Raton: CRC Press. п. 16. ISBN  9780824740207 .
  27. ^ Tankersley, KB, Dunning, NP, Carr, C. et al. Очистка воды с цеолитом в Тикале, древнем городе Майя в Гватемале. SCI Rep 10, 18021 (2020). https://doi.org/10.1038/S41598-020-75023-7
  28. ^ Эндрю Берроуз; Джон Холман; Эндрю Парсонс; Gwen Pilling; Гарет Прайс (2009). Химия3: Введение неорганической, органической и физической химии . Оксфорд: издательство Оксфордского университета. п. 253. ISBN  978-0-19-927789-6 Полем OCLC   251213960 .
  29. ^ «Новый процесс может позволить более эффективной переработке пластмасс» . MIT News | Массачусетский технологический институт . 6 октября 2022 года . Получено 2023-04-22 .
  30. ^ Ассошиэйтед Пресс (16 апреля 2011 г.). «Уровень радиоактивных материалов поднимается возле Японии» . NYTIMES . ISSN   0362-4331 .
  31. ^ «Встроенная система, генерирующая кислород (OBOGS)» . Honeywell.com . Honeywell International Inc. Архивирована из оригинала 10 сентября 2011 года . Получено 9 февраля 2019 года .
  32. ^ «Компактное и гибкое тепловое хранилище» . Fraunhofer Research News . Fraunhofer-Gesellschaft. 1 июня 2012 года.
  33. ^ Пирсахеб, Мегдад; Хоссейни, Хива; Амини, Джила (2021). «Операционные параметры влияли на производство биогаза в цеолитовом/анаэробном сшитых реакторе для лечения выщелачивания компоста» . Журнал экологического здоровья науки и инженерии . 19 (2): 1743–1751. Bibcode : 2021jehse..19.1743p . doi : 10.1007/s40201-021-00729-3 . PMC   8617091 . PMID   34900303 .
  34. ^ Druzyanova, Varvara; Петрова, Софья; Хитеркхива, Наде болееква; Бардамова, Ирина; Гергенова, Татьяна (2020). Рудой, Д.; Игнатева, С. (ред.). «Использование цеолитов для очистки биогаза в сельскохозяйственном производстве» . E3S Web of Conferences . 175 : 12012. Bibcode : 2020e3swc.17512012d . Doi : 10.1051/e3sconf/202017512012 .
  35. ^ Mumpton FA (1985). «Гл. VIII. Использование цеолитов в сельском хозяйстве» (PDF) . В Elfring C (ред.). Инновационные биологические технологии для менее развитых стран . Вашингтон, округ Колумбия: Конгресс США, Управление по оценке технологий. LCCN   85600550 . Архивировано (PDF) из оригинала на 2022-10-10.
  36. ^ Вентура Г., Рипгари Л. (2007). Искусство криогеники: низкотемпературные экспериментальные методы . Elsevier. п. 17. ISBN  9780080444796 .
  37. ^ США Пэт. № 4,269,170, «Адсорбционная система нагрева и хранения солнечной энергии», поданная 27 апреля 1978 года, изобретатель: Джон М. Герра
  38. ^ Патент США № 4,034 569, поданный 4 ноября 1974 года, изобретатель: Dimiter I. Чернев
  39. ^ Дипаян Дж. (2007). «КЛИНИОПТИЛИТ - многообещающий пуццолан в бетоне» (PDF) . Новый взгляд на старый пуццолан . 29 -я конференция ICMA. Квебек Сити, Канада: Консультанты по строительным материалам, Inc., стр. 168–206. Архивировано (PDF) из оригинала на 2022-10-10 . Получено 7 октября 2013 года .
  40. ^ Andrejkovičová S, Ferraz E, Velosa AL, et al. (2012). «Авиационные растворы с включением сепиолита и синтетических цеолитных гранул» (PDF) . Acta Geodynamica et Geomaterialia . 9 (1): 79–91. Архивировано (PDF) из оригинала на 2022-10-10.
  41. ^ Ferraza E, Andrejkovičová S, Velosa AL, et al. (2014). «Синтетические цеолитные гранулы, включенные в воздушные лайм -метакаолиновые растворы: механические свойства» . Строительные и строительные материалы . 69 : 243–252. doi : 10.1016/j.conbuildmat.2014.07.030 .
  42. ^ Dezember, Райан (14 мая 2022 г.). «По словам исследователей, кошачий мусор может быть противоядием от изменения климата» . WSJ - через www.wsj.com.
  43. ^ Rhee P, Brown C, Martin M, et al. (2008). «Использование QuikClot в травме для контроля кровоизлияния: серия случаев из 103 задокументированных использования». Журнал травмы и хирургии неотложной помощи . 64 (4): 1093–9. doi : 10.1097/ta.0b013e31812f6dbc . PMID   18404080 . S2CID   24827908 .
  44. ^ Ли, Цзин; Цао, Вэй; LV, Xia-xing; и др. (2013-03-01). «Цеолитовая гемостат Quikclot выпускает кальций в кровь и способствует коагуляции крови in vitro» . Acta Pharmacologica Sinica . 34 (3): 367–372. doi : 10.1038/aps.2012.159 . ISSN   1671-4083 . PMC   4002488 . PMID   23334236 .
  45. ^ «Quikclot для военных | US Dept of Heal Heals Hemostatic Prageming по выбору» . Teleflex Inc. 2022 . Получено 2023-10-01 .
  46. ^ Honting Z, Vance GF, Ganjegunte GK, et al. (2008). «Использование цеолитов для обработки вод природного газа в Вайоминге, США». Опреснение . 228 (1–3): 263–276. doi : 10.1016/j.desal.2007.08.014 .
  47. ^ Ван, Шаобин; Пэн, Юэлиан (2009-10-09). «Природные цеолиты как эффективные адсорбенты при очистке воды и сточных вод» (PDF) . ХИМИЧЕСКИЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ ЖУРНАЛ . 156 (1): 11–24. doi : 10.1016/j.cej.2009.10.029 . Архивировано (PDF) из оригинала на 2022-10-10 . Получено 2019-07-13 .
  48. ^ «База данных минеральных свойств» . Има ​Получено 9 февраля 2019 года .
  49. ^ «Никель -синцовая классификация - первичные группы 10th ed» . mindat.org . Получено 10 февраля 2019 года .
  50. ^ Первый El, Gounaris CE, Wei J, et al. (2011). «Вычислительная характеристика цеолитных пористых сетей: автоматизированный подход». Физический Химический Химический Физический 13 (38): 17339–17358. Bibcode : 2011pccp ... 1317339f . doi : 10.1039/c1cp21731c . PMID   21881655 .
  51. ^ Roth WJ, Nachtigall P, Morris Re, et al. (2013). «Семейство цеолитов с контролируемым размером пор, приготовленное с использованием нисходящего метода». НАТ Химический 5 (7): 628–633. Bibcode : 2013natch ... 5..628r . doi : 10.1038/nchem.1662 . HDL : 10023/4529 . ISSN   1755-4330 . PMID   23787755 .
  52. ^ Гебауэр, Денис; Келлермейер, Матиас; Гейл, Джулиан Д.; Бергстрем, Леннарт; Cölfen, Helmut (23 января 2014 г.). «Предварительные кластеры как предшественники растворенного вещества в кристаллизации» . Обзоры химического общества . 43 (7): 2348–2371. doi : 10.1039/c3cs60451a . HDL : 20.500.11937/6133 . PMID   24457316 .
  53. ^ Пелленс, Ник; Doppelhammer, Nikolaus; Радхакришнан, Самбху; Ассельман, Карел; Чандран, С. Винод; Vandenabeele, высыхает; Якоби, Бернхард; Мартенс, Йохан А.; Таулель, Фрэнсис; Рейхель, Эрвин К.; Брейнаерт, Эрик; Киршхок, Кристина Э.А. (2022). «Зарождение пористых кристаллов из ионных паровых кластеров пренуклеации» . Химия материалов . 34 (16): 7139–7149. doi : 10.1021/acs.chemmater.2c00418 . PMC   9404542 . PMID   36032557 .
  54. ^ Ассельман, Карел; Пелленс, Ник; Радхакришнан, Самбху; Чандран, С. Винод; Мартенс, Йохан А.; Таулель, Фрэнсис; Верстрален, Toon; Hellström, Matti; Брейнаерт, Эрик; Киршхок, Кристина Э.А. (4 августа 2021 г.). «Супер-ионы катионов натрия с гидратированными гидроксидными анионами: неорганические структурные агенты в синтезе цеолита» . Материалы горизонты . 8 (9): 2576–2583. doi : 10.1039/d1mh00733e . HDL : 1854/LU-8740859 . PMID   34870303 . S2CID   238722345 .
  55. ^ Ассельман, Карел; Пелленс, Ник; Тидж, Барбара; Doppelhammer, Nikolaus; Хауас, Мохамед; Таулель, Фрэнсис; Мартенс, Йохан А.; Брейнаерт, Эрик; Киршхок, Кристина Э.А. (2022). «Ионно-пары в синтезе алюминосликата-алкали жидкости определяют содержание алюминия и топологию кристаллизации цеолитов» . Химия материалов . 34 (16): 7150–7158. doi : 10.1021/acs.chemmater.2c00773 . PMC   9404546 . PMID   36032556 .
  56. ^ Пелленс, Ник; Dopelhammer, Nikolaus; Тидж, Барбара; Якоби, Бернхард; Рейхель, Эрвин К.; Таулле, Фрэнсис; Мартенс, Йохан А.; Беринаерт, Эрик; Киршхок, Кристина Э.А. (2022). «Модель кристаллизации цеолита подтверждена в вашем наблюдении » Фарадея Дискуссии 235 : 162–1 Bibcode : 2022fadi..235..162p Doi : 10.1039/ d1fd000093d  35660805PMID S2CID   245465624

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9159f1c344e8aa3c3a781fc28f01839e__1718495820
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/91/9e/9159f1c344e8aa3c3a781fc28f01839e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Zeolite - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)