Penggunaan meluas bahan ayak molekul zeolit (seperti pengasingan penjerapan, pertukaran ion, pemangkinan) berkait rapat dengan ciri-ciri strukturnya. Sebagai contoh, prestasi penjerapan dan pemisahan bergantung pada saiz liang dan isipadu liang penapis molekul; Prestasi pertukaran ion bergantung pada bilangan dan kedudukan kation dalam penapis molekul, serta kebolehlaluan saluran liangnya; Selektiviti bentuk yang dipamerkan semasa proses pemangkin adalah berkaitan dengan saiz liang dan orientasi penapis molekul, manakala saiz liang atau struktur sangkar produk perantaraan dan akhir dalam tindak balas pemangkin adalah berkaitan dengan penapis molekul. Oleh itu, struktur ayak molekul merupakan isu asas dalam mengkaji bahan ayak molekul.
Unit struktur
Pertama, jalankan penyelidikan tentang unit struktur asas yang paling mudah. Secara umumnya, ayak molekul zeolit dibentuk dengan menyusun tetrahedra melalui bucu yang dikongsi, jadi satu tetrahedron ialah unit struktur utama (TO4 tetrahedron). Contohnya, untuk ayak molekul zeolit silikalit{1}}, unit struktur utamanya ialah silikon oksigen tetrahedra ([SiO4] 0), dan unit struktur tetrahedral ini mempamerkan neutraliti elektrik. Tetrahedra oksigen silikon ini disambungkan oleh atom oksigen yang dikongsi untuk membentuk penapis molekul zeolit dengan struktur MFI. Dalam sintesis, agen templat dan air terjerap terdapat dalam liang-liangnya. Sudah tentu, apabila aluminium hadir dalam sistem sintesis, terdapat dua jenis tetrahedra: silikon oksigen tetrahedra ([SiO4] 0) dan aluminium oksigen tetrahedra ([AlO4] -), dan aluminium oksigen tetrahedra mempunyai negatif caj. Dengan memasang dan mensintesis penapis molekul dengan struktur MFI silikon dan aluminium, struktur ini sendiri membawa cas negatif tertentu, jadi ia mesti diseimbangkan dengan kation tambahan untuk menjadikannya neutral secara elektrik secara keseluruhannya. Dan penapis molekul aluminium fosforus terdiri daripada tetrahedra oksigen fosforus berselang-seli ([PO4]+) dan aluminium oksigen tetrahedra ([AlO4] -), dengan rangka neutral elektrik. Sudah tentu, dalam hubungan antara unit struktur utama, peraturan Lowenstein mesti diikuti: dalam struktur rangka aluminium silikon, aluminium tidak boleh bersebelahan antara satu sama lain; Dalam struktur rangka fosfat, seperti SAPO-34, aluminium tidak boleh bersebelahan dengan atom logam divalen atau trivalen dan fosforus tidak boleh disambungkan kepada silikon atau fosforus.
unit bangunan sekunder
Struktur rangka ayak molekul dibentuk oleh sambungan terhingga atau tak terhingga unit struktur primer. Unit struktur terhingga, seperti unit struktur sekunder, biasanya merujuk kepada struktur gelang berbilang komponen yang terdiri daripada TO4 tetrahedra yang berkongsi atom oksigen titik tetap dan disambungkan dengan cara yang berbeza. Struktur gelang biasa termasuk empat gelang beranggota, lima gelang beranggota, enam gelang beranggota, empat gelang beranggota dua dan enam gelang beranggotakan ganda. Apa yang telah ditemui sekarang ialah 18 jenis unit struktur sekunder. Sebagai contoh, unit struktur sekunder 4-4 mewakili dua cincin kuaternari, iaitu cincin kuaternari berganda. Seperti yang kita biasa dengan penapis molekul jenis A, ia dibentuk dengan menyambungkan sangkar SOD dengan cincin kuaternari berganda untuk membentuk penapis molekul zeolit. Sudah tentu, SBU yang kami rujuk hanyalah unit topologi dalam erti kata teori, untuk lebih memahami dan menjelaskan struktur ayak molekul zeolit, dan tidak boleh dianggap sebagai spesies sebenar dalam proses penghabluran ayak molekul zeolit.
Unit struktur berbentuk sangkar
Terdapat sangkar ciri seperti unit struktur dalam rangka ayak molekul, yang diterangkan berdasarkan pelbagai cincin yang menentukan polyhedra mereka. Sebagai contoh, sangkar SOD biasa terdiri daripada lapan cincin heksagon dan enam cincin kuaternari, biasanya disingkat sebagai 4668. Rangka ayak molekul yang berbeza akan mengandungi sangkar yang sama seperti unit struktur, dengan kata lain, sangkar yang sama seperti unit struktur akan membentuk jenis yang berbeza. struktur rangka ayak molekul melalui kaedah sambungan yang berbeza. Contoh klasik ialah sangkar SOD.
Ayak molekul zeolit SOD dibentuk oleh sambungan coplanar antara sangkar SOD; Sangkar SOD disambungkan dengan gelang kuaternari berganda untuk membentuk penapis molekul jenis LTA; Sangkar SOD disambungkan oleh gelang heksagon berganda untuk membentuk penapis molekul zeolit FAU dan EMT.
Di samping itu, dalam struktur rangka ayak molekul zeolit, beberapa rantai ciri, tiga lapisan rangkaian bersambung dua dimensi, dan unit struktur berkala (PBU) sering dijumpai. Lima struktur seperti rantai yang paling biasa ialah rantai Pentasil, rantai zigzag berganda, rantai zigzag berganda, rantai gandar dua, dan rantai batu lajur pendek. Rantaian Pentasil yang terdiri daripada sangkar yang dikongsi oleh tepi ialah rantai ciri keluarga penapis molekul zeolit silika tinggi. Struktur rangka kerja yang paling mewakili MFI adalah terdiri daripada rantai Pentasil. Susunan selari bagi tiga lapisan rangkaian bersambung dua dimensi membentuk struktur rangka empat bersambung tiga dimensi dengan menghubungkan tiga bucu bersambung yang berorientasikan menegak. Sebagai contoh, struktur rangka jenis GIS terdiri daripada struktur lapisan rangkaian dua dimensi 4.82 yang disambungkan secara menegak.