Cơ chế chuyển pha lỏng và hai chiều

Cơ chế chuyển pha lỏng
Cơ chế chuyển pha lỏng lần đầu tiên được đề xuất bởi Kerr và Ciric, gần như cùng lúc với cơ chế chuyển pha rắn. Họ tin rằng quá trình tạo mầm và phát triển của các tinh thể rây phân tử zeolite được thực hiện trực tiếp trong dung dịch, gel ban đầu hòa tan từ từ vào dung dịch và các ion aluminosilicate hoạt động được tạo ra, sau đó xảy ra sự ngưng tụ, từ từ hình thành các đơn vị cấu trúc cần thiết cho sàng phân tử zeolit, sau đó tạo ra sàng phân tử zeolit.
Đầu tiên, sau khi trộn các nguyên liệu thô cần thiết cho sàng phân tử zeolit, các loại chính silicat và aluminate sẽ trùng hợp để tạo thành gel aluminosilicate ban đầu. Gel aluminosilicate này được hình thành nhanh chóng trong điều kiện nồng độ cao nên có mức độ rối loạn cao, nhưng gel aluminosilicate này có thể chứa một số đơn vị cấu trúc chính, chẳng hạn như vòng bốn cạnh, vòng sáu cạnh, v.v. trạng thái cân bằng hòa tan được thiết lập giữa gel này và pha lỏng. Ngoài ra, tích số hòa tan của các ion aluminosilicate có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc và nhiệt độ của gel. Khi nhiệt độ kết tinh thay đổi, trạng thái cân bằng gel và dung dịch mới được thiết lập giữa gel này và pha lỏng. Thứ hai, sự gia tăng nồng độ polysilicate và aluminate trong pha lỏng dẫn đến sự hình thành các hạt nhân tinh thể, sau đó là sự phát triển của các tinh thể rây phân tử zeolit. Trong quá trình tạo mầm và phát triển tinh thể của sàng phân tử zeolite, các ion polysilicate và aluminate trong pha lỏng được tiêu thụ, gây ra sự hòa tan liên tục của gel silica-alumina. Do độ hòa tan của tinh thể zeolite ít hơn so với gel vô định hình nên kết quả cuối cùng là sự hòa tan hoàn toàn của gel và sự phát triển hoàn toàn của tinh thể rây phân tử zeolit.
Thí nghiệm của Zhdanov cho thấy tốc độ tăng trưởng của tinh thể sàng phân tử zeolite có liên quan chặt chẽ đến nồng độ các ion polysilicate và aluminate trong pha lỏng và nồng độ của từng thành phần trong pha lỏng thay đổi liên tục trong quá trình kết tinh. Những kết quả thí nghiệm này hỗ trợ cơ chế chuyển pha lỏng. Bằng chứng thuận lợi nhất của cơ chế chuyển pha lỏng là sự kết tinh trực tiếp của sàng phân tử zeolit ​​từ pha lỏng. Koizumi và cộng sự. sàng tổng hợp trực tiếp các phân tử zeolite như SOD, GIS và FAU từ các dung dịch đã được làm rõ.
Cơ chế chuyển tiếp hai pha
Khi người ta vẫn còn tranh cãi về việc kết tinh sàng phân tử zeolite là thông qua cơ chế chuyển pha lỏng hay cơ chế chuyển pha rắn, các nhà khoa học đã đề xuất cơ chế chuyển pha hai pha sau những năm 1980. Cơ chế chuyển pha hai pha cho rằng quá trình chuyển pha lỏng và chuyển pha rắn tồn tại đồng thời trong quá trình kết tinh của rây phân tử zeolite, có thể xảy ra trong hai hệ thống phản ứng kết tinh riêng biệt hoặc trong một hệ thống cùng một lúc.
Gabelica và cộng sự. đã xác nhận sự tồn tại của cơ chế chuyển tiếp hai pha từ nghiên cứu của họ về sự kết tinh của rây phân tử ZSM-5 và zeolit ​​Na Y. Iton và cộng sự. lần đầu tiên áp dụng công nghệ tán xạ neutron góc nhỏ để nghiên cứu quá trình kết tinh của sàng phân tử ZSM-5 và phát hiện ra rằng quá trình kết tinh của rây phân tử zeolite ZSM-5 diễn ra theo các cơ chế khác nhau khi sử dụng các nguồn silicon khác nhau. Do đó, người ta kết luận rằng ngay cả khi sử dụng cùng một loại rây phân tử zeolit, cơ chế phát triển của nó vẫn khác nhau trong các điều kiện kết tinh khác nhau.