Methodenartikel

Synthese van zeolieten met behulp van de ADOR (Assembly-Demontage-Organisatie-Montage) Route

15.5K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/53463

⸱

3 april 2016

 ,  , 
1EaStChem School of Chemistry, The University of St Andrews, 2J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic

In dit artikel

Samenvatting

Een protocol voor de bereiding van nieuwe zeolieten door de ADOR (A ssembly- D isassembly- O rganization- R eassembly) syntheseroute wordt gepresenteerd.

Samenvatting

Zeolieten zijn een belangrijke klasse van materialen die een breed scala aan toepassingen hebben, zoals heterogene katalysatoren en adsorbenten die afhankelijk zijn van hun framework-topologie. Voor nieuwe toepassingen of verbeteringen van bestaande, zijn nieuwe zeolieten met nieuwe pore-systemen wenselijk. We demonstreren een methode voor de synthese van nieuwe zeolieten door gebruik van de ADOR-route. ADOR is een acroniem voor Assembleren, Demonteren, Organiseren en Reassembleren. Deze synthetische route maakt gebruik van de assemblage van een relatief slecht stabiel materiaal dat selectief kan worden gedemonteerd in een gelaagd materiaal. Het resulterende gelaagde intermediaat kan vervolgens op verschillende manieren worden georganiseerd door zorgvuldige chemische manipulatie en vervolgens geassembleerd in zeolieten met nieuwe topologieën. Door de organisatie-stap van de synthetische route zorgvuldig te beheersen, zijn nieuwe zeolieten met nog nooit eerder geziene topologieën in staat om te worden gesynthetiseerd. De structuren van deze nieuwe zeolieten worden bevestigd door middel van poeder X-ray diffractie en verder gekarakteriseerd door stikstofadsorptie en scanning elektronenmicroscopie. Deze nieuwe synthetische route voor zeolieten toont zijn capaciteit om nieuwe frameworks te produceren die nooit eerder zijn bereid met traditionele zeolietsynthesetechnieken.

Inleiding

Zeolieten zijn een klasse van stoffen die bestaan ​​uit een driedimensionaal open opstelling van hoek-sharing tetraeders, waarbij het metaalkation (traditioneel silicium en aluminium) bij de centra van de tetraedrische zijn omgeven door 4 oxide anionen. Verschillende opstellingen van deze hoek verdeling tetraëders leiden tot verschillende zeoliet kaders die diverse architecturen poriën kan bezitten. Deze poriën structuren kunnen kleine moleculen, wat leidt tot hun toepassingen in petrochemische, nucleaire en medische gebieden, onder andere geschikt. Merk op dat zeoliet topologieën en materialen worden gegeven codes die hun topologie (zoals UTL) of een daadwerkelijke materiaal (bv, IPC-2) te identificeren - voor meer informatie zie de website van de International Zeolite Association, www.iza-online.org .

De cruciale eigenschap van zeolieten is hun poreusheid, die hun nut gedefinieerd door voor het bedrag en accessibilteit van het binnenoppervlak waar de meeste belangrijke chemie optreedt. Dit bepaalt weer de chemische activiteit en selectiviteit van de materialen. Een belangrijk doel in zeoliet wetenschap (en inderdaad in alle poreus materiaal wetenschap) is om de porositeit te controleren.

Zeolieten worden traditioneel gesynthetiseerd door de hydrothermische werkwijze, 1, 2 die in de afgelopen 50 jaren weinig veranderd. In feite, de laatste grote vooruitgang plaatsgevonden in 1961 met de introductie van quaternaire ammoniumzouten zoals structuurrichtmiddelen middelen 1 en in 1982 met de ontdekking dat fosfor kan worden vervangen door silicium die tot de aluminofosfaatmaterialen familie van materialen. 3 gezien het grote nut van zeolieten, is er grote belangstelling voor de ontwikkeling van nieuwe routes naar nieuwe materialen. Een dergelijke route is de onlangs ontwikkelde ADOR strategie 4-7, waar een ouder zeoliet wordt gemonteerd, dan Disassembled en de resulterende species georganiseerd op zodanige wijze dat laatste Montage zodat een nieuwe vaste stof. Deze maakt gebruik van een vooraf bereide zeoliet die inherente instabiliteit ingebouwd in het raamwerk, dat wij kunnen uitbuiten heeft. 8 Deze slechte stabiliteit komt voort uit de opname van hydrolytisch instabiele germanium dat bij voorkeur ligt binnen het D4R (dubbel vier ringen) eenheden die bind aangrenzende silica rijke lagen samen (figuur 1). Deze D4R units kunnen selectief worden verwijderd met een relatief milde behandeling waardoor verdere chemische manipulaties worden uitgevoerd op de tussenliggende gelaagde materiaal. 4

Het belangrijkste verschil tussen de traditionele hydrothermische synthese en ADOR is de laatste methode raamwerk vormen. In hydrothermische synthese is dit een omkeerbaar proces waardoor de uiteindelijke structuur kristallijn zijn. In ADOR proces is echter de laatste kader formatiestadium (Hermontage) is een onomkeerbare condensation van de lagen bij hoge temperatuur. De sleutel tot het verkrijgen van sterk kristallijne uiteindelijke materiaal is dan de Organisatie stap, waarbij de gelaagde tussenprodukten zijn in de juiste relatieve posities zodat de onomkeerbare condensatie in nieuwe kaders zo optimaal mogelijk gebeuren.

In het volgende voorbeeld tonen we hoe de ouder zeoliet, een germanosilicate de UTL zeoliettopologie, 9, 10 kunnen worden bereid (de montage stap) met een vooraf bereid organisch kation als structuur-dirigerende middel (SDA). De sleutel tot het succes van dit protocol is de locatie van germanium in specifieke plaatsen in het zeoliet, waardoor de bovenliggende Ge- UTL worden gedemonteerd en georganiseerde behulp hydrolyse in zuur om de gelaagde tussenproduct genoemd IPC-1P produceren. Dit tussenproduct kan vervolgens op twee manieren worden behandeld. Directe montage van de IPC-1P materiaal bij hoge temperatuur leidt toa zeoliet met de IPC-4 structuur, waarvan de topologie krijgt de code PCR door de International Zeolite Association (IZA). De IPC-1P kan verschillend worden door middel intercalatie van een silicium bevattende species tussen de lagen georganiseerd. We noemen het resultaat van deze manipulatie IPC-2P. Hoge temperatuurbehandeling van deze geïntercaleerd en georganiseerde IPC-2P materiaal leidt tot een nieuwe zeoliet genaamd IPC-2, waarvan de topologie krijgt de IZA code OKO. Het verschil tussen de OKO (IPC-2) en PCR (IPC-4) topologieën dat IPC-2 bevat silica subeenheden (een vier ring, S4R) tussen UTL achtige lagen dat IPC-4 heeft geen S4R eenheden.

De zeolieten worden gekenmerkt door röntgendiffractie, N2 adsorptie en energie dispersieve röntgenanalyse met behulp van een scanning elektronenmicroscoop.

Protocol

Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen (VIB) en het uitvoeren van een risicobeoordeling van alle procedures voor gebruik. Verscheidene van de chemicaliën die in deze synthese procedure acuut toxisch en carcinogeen. Gebruik de nodige veiligheidsprocedures tijdens de duur van deze procedures, waaronder de technische controles (zuurkast) en persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, laboratoriumjas en geschikt chemisch bestendige handschoenen).

1. Bereiding van het structuurrichtmiddel voor de synthese van UTL

  1. Ontbinden 5,68 g natriumhydroxide in 140 ml gedestilleerd water. Voeg 30,66 g 1,4-dibroombutaan aan de oplossing en roer.
  2. Verwarm de oplossing onder terugvloeikoeling (oliebad bij 110 ° C).
  3. Voeg druppelsgewijs (1 druppel per seconde ~) 16,07 g (2R, 6S) -2,6-dimethylpiperidine en blijven tot reflux gedurende 12 uur.
  4. Koel af tot RT en dan relaxen in een ijsbad.
  5. Los 50 g natriumhydroxide in 75 ml gedestilleerd water tot een 40 gew% oplossing te bereiden. Cool op ijs. Voeg 70 ml ijsgekoelde 40 gew% natriumhydroxydeoplossing aan de gekoelde oplossing kiezen.
  6. Filter de witte neerslag en los op in een minimale chloroform.
  7. Extraheer het waterige residu met chloroform (drie 200 ml porties). Combineer de chloroform porties en droog met ~ 20 g watervrij natriumsulfaat.
  8. Verwijder het natriumsulfaat door filtratie via filterpapier, en was met chloroform (50 ml).
  9. Gedeeltelijk verdampen van het chloroform onder toepassing van een rotatieverdamper tot een witte neerslag begint te vormen. Verwijderd uit de rotatieverdamper en diethylether toe tot er geen neerslag zichtbaar.
  10. Herstel het witte neerslag door filtratie filterpapier in een trechter en wassen met diethylether (50 ml).
  11. Droog het witte neerslag bij 60 ° CO / N om het zout (6R, 10S) -6,10-dimethyl-5-azoniaspiro [4,5] decaan bromide verkregen.
  12. Ontbinden 25,0 g(6R, 10S) -6,10-dimethyl-5-azoniaspiro [4,5] decaan-bromide in 50 ml gedestilleerd water.
  13. Uitwisseling van het bromide-anion van hydroxide anion met een hydroxide ionenuitwisselingshars.
    1. 25,0 g van een hydroxide ionenuitwisselingshars het bromide zoutoplossing en roerde 12 uur.
    2. Filtreer de oplossing met filtreerpapier en opnieuw blootstellen filtraat 25,0 g hydroxide ionenwisselaarhars onder roeren gedurende 12 uur. Herhaalde blootstelling aan hydroxide-ionen uitwisselingshars tot zilvernitraat test voor halogenen negatief resultaat geeft.
      Opmerking: De zilvernitraat test is een zeer gevoelige test voor het bromide-ionen.
      1. Zuur 0,25 ml van de productoplossing met 2 ml verdund salpeterzuur (1,0 M). Voeg 2-3 druppels zilvernitraat-oplossing (0,05 M) om het product oplossing. Als er een neerslag ontstaat dan blootstelling herhalen om de hydroxide-ionen uitwisselingshars en test tot er geen precipitaat zichtbaar.
  14. Controleer de concentratie van xidee door titratie met 0,1 M (hetgeen overeenkomt met 0,1 N) zout- zuur met fenolftaleïne als indicator. Met een buret langzaam kleine hoeveelheden van 0,1 M zoutzuur aan een klein gedeelte van bekend volume van de productoplossing tot fenolftaleïne indicator slechts omslagpunt (dwz het eindpunt is bereikt). Het totale aantal mol zoutzuur gelijk aan het aantal mol hydroxide in de oorspronkelijke oplossing.
  15. Verdun de oplossing met gedestilleerd water tot een concentratie van 0,625 M in hydroxide geven.

2. Voorbereiding van het moederbedrijf Ge-UTL Zeoliet

  1. Ontbinden 1,08 g germanium dioxide in 15 ml van een oplossing van het structuurrichtmiddel (6R, 10S) -6,10-dimethyl-5-azoniaspiro [4,5] decaan hydroxide (concentratie 0,625 M).
  2. Voeg portiegewijze 1,246 g pyrogeen siliciumdioxide aan de bovengenoemde oplossing en roer nog eens 30 minuten totdat een homogene oplossing wordt gevormd.
    Opmerking: De verkregen gel heeft een molaire samenstelling van 0,8 SiO 2: 0,4 GeO 2: 0,4 ROH: 30 H 2 O, waarin ROH het structuurrichtmiddel.
  3. Breng de gel een polytetrafluorethyleen-gevoerde autoclaaf (30 ml). Vervolgens plaatst in een oven en verhit tot 175 ° C gedurende 10 dagen.
  4. Na 10 dagen, verwijdert de autoclaaf uit de oven en laat op natuurlijke wijze afkoelen tot kamertemperatuur. Herstellen van de witte zeoliet product door middel van filtratie. Wassen met overvloedig water (~ 200 ml). Droog de zeoliet bij 70 ° CO / N.
  5. Verwijder het structuurrichtmiddel uit de poriën van de zeoliet van de zeolietdeeltjes verhit tot 550 ° C met een snelheid van 1 ° C min - 1, gehouden op 550 ° C gedurende 6 uur alvorens te worden gekoeld tot kamertemperatuur met een snelheid van 2 ° C min - 1.
  6. Verwerven een poeder röntgendiffractie spectrum om de structuur te bevestigen middels protocol van de fabrikant.
    Opmerking: Het poeder Röntgen diffractiepatroon moet overeenkomen dat gevenn voor UTL in figuur 2.
  7. Schaf een N2 adsorptie isotherm de porositeit te bevestigen met behulp van het protocol van de fabrikant.
  8. Verwerven elementaire analyse met energie dispersieve röntgenspectroscopie behulp protocol van de fabrikant.
  9. Bewaar de gecalcineerd zeoliet in een droge inerte atmosfeer om hydrolyse van het materiaal te voorkomen.

3. Hydrolyse van Ge-UTL bij formulier IPC-1P

  1. Voeg 1,0 g gecalcineerd zeoliet tot 160 ml van een 0,1 M zoutzuuroplossing.
  2. Verwarm het mengsel bij 95 ° C gedurende 18 uur, afkoelen tot kamertemperatuur en herstellen van de vaste stof door filtratie over een papieren filter. Wassen met overvloedig water (~ 300 ml) en droog bij 70 ° CO / N.
  3. Verwerven een poeder röntgendiffractie spectrum de structuur van IPC-1P bevestig met protocol van de fabrikant.
    Opmerking: Het poeder Röntgen diffractiepatroon moet overeenkomen met die gegeven IPC-1P in Figuur 2 Het gedroogde produkt wordt aangeduid.IPC-1P en opgeslagen voor verder gebruik.

4. Voorbereiding van de IPC-4 Zeoliet

  1. Plaatsen 0,5 g IPC-1P in een keramische kroes en verhit tot 575 ° C met een verwarmingssnelheid van 1 ° C min - 1, houden op 575 ° C gedurende 6 uur alvorens te worden gekoeld tot kamertemperatuur met een snelheid van 2 ° C min - 1.
  2. Verwerven een poeder röntgendiffractie spectrum om de structuur te bevestigen middels protocol van de fabrikant.
    Opmerking: Het poeder Röntgen diffractiepatroon moet overeenkomen met die gegeven IPC-4 in Figuur 2.
  3. Schaf een N2 adsorptie isotherm de porositeit te bevestigen met behulp van het protocol van de fabrikant.
  4. Verwerven elementaire analyse met energie dispersieve röntgenspectroscopie behulp protocol van de fabrikant. Dit zal informatie geven hoeveel Ge blijft in de structuur.

5. Voorbereiding van de IPC-2 Zeoliet

  1. Voeg 0,5 g IPC-1P tot 10 ml van 1,0 M salpeterzuurzuuroplossing.
  2. Voeg 0,1 g diethoxydimethylsilane (DEDMS) aan de oplossing.
  3. Breng de oplossing een polytetrafluorethyleen-gevoerde autoclaaf en warmte in een oven bij 175 ° C gedurende 18 uur.
  4. Verwijder de autoclaaf uit de oven en laat op natuurlijke wijze afkoelen tot kamertemperatuur.
  5. Recover het witte product door middel van filtratie, wassen met een ruime hoeveelheid water (~ 100 ml) en droog bij 70 ° CO / N.
  6. Verwerven een poeder röntgendiffractie spectrum om de structuur te bevestigen. Het poeder Röntgen diffractiepatroon moet overeenkomen met die gegeven IPC-2P in figuur 2.
  7. Plaats het product in een keramische kroes en verhit tot 575 ° C met een verwarmingssnelheid van 1 ° C min - 1, houden op 575 ° C gedurende 6 uur alvorens te worden gekoeld tot kamertemperatuur met een snelheid van 2 ° C min - 1.
  8. Verwerven een poeder röntgendiffractie spectrum om de structuur te bevestigen middels protocol van de fabrikant.
    Opmerking: Het diffractiepatroon moet overeenkomen tpet gegeven IPC-2 in figuur 2.
  9. Schaf een N2 adsorptie isotherm de porositeit te bevestigen met behulp van het protocol van de fabrikant.
  10. Verwerven elementaire analyse met energie dispersieve röntgenspectroscopie behulp protocol van de fabrikant.

Resultaten

Powder X-ray diffractiepatronen (figuur 2) werden verzameld voor alle materialen die, zoals de tussenlaag fasen IPC-1P en IPC-2P. Poeder röntgendiffractie is de primaire techniek om de aard van de zeoliet aanwezige fasen te bepalen. Merk op dat de kristalstructuren van IPC-1P en IPC-2P niet volledig gekarakteriseerd, de materialen altijd enigszins ongeordend. Echter kan elke diffractiepatroon worden gebruikt als een "vingerafdruk" voor de fase van belang. Het belangrijkste kenmerk te zoeken is de positie van de pieken in het patroon, dat informatie over de grootte van de eenheid cel geeft. Elk van de zeolieten (en tussenproducten) een andere eenheid celgrootte en zo de piekposities in elke verzamelde diffractiepatroon zijn diagnostisch voor de aanwezigheid van dat specifieke fase en moet overeenkomen met de posities van de referentiepatronen figuur 2. In partiname de positie van de grootste piek is het eerste ding om te zoeken. Als de positie van de hoofdpiek komt overeen met de positie in de referentiepatronen dan moet men kijken of de andere pieken ook overeenkomen. Als de diffractometer gebruikt goed is uitgelijnd en onderhouden dan moet deze wedstrijd relatief goed. Extra pieken in het monster aanwezige röntgen- diffractiepatronen die niet in de respectieve patroon in figuur 2 zijn geven aan dat het bereide monster niet fase zuiver. De intensiteiten van de pieken in het diffractiepatroon niet belangrijk voor de fase identificatieprocedure, en ze kunnen verschillen tussen het monster en referentiepatronen vanwege verschillen in instrumentatie kan dus worden genegeerd. Intensiteiten alleen belangrijk geworden bij het invullen volledige structurele studies om gegevens over atomaire posities, die niet noodzakelijk in deze studie krijgen.

Terwijl röntgendiffractie de primaire method structuuranalyse, stikstof adsorptie-isothermen (Figuur 3) kan ook worden gebruikt om het product zeolieten karakteriseren. Deze experimentele werkwijze vereist ten eerste dat moleculen (gewoonlijk water) die in de poriën van het kanaal worden verwijderd door verwarming van het monster, gewoonlijk onder vacuüm. Daarna wordt het monster afgekoeld, meestal 77 K, en kleine hoeveelheden stikstofgas worden toegediend aan het systeem en ofwel gravimetrische of volumetrische metingen gebruikt om te bepalen hoeveel stikstof wordt geadsorbeerd door het monster. De hoeveelheid stikstof geadsorbeerd wordt uitgezet tegen de druk van gas aan de in figuur 3 isothermen geven. Een succesvolle synthese zal isothermen van een soortgelijke vorm vertonen met die getoond in figuur 1. In de beste omstandigheden de totale hoeveelheid geadsorbeerd zal het grootst zijn voor de ouder UTL monster, waarbij het ​​bedrag lager voor IPC-2 en de laagste voor het IPC-4. Dit komt overeen met de verandering in poriegrootte. Van dezegegevens is het mogelijk om oppervlakken met behulp van de BET vergelijking (Tabel 1) te verkrijgen. 11

Elementanalyse is een andere techniek die kan worden gebruikt om te bepalen in hoeverre germanium uit het product verwijderd. Elke geschikte chemische analyse techniek kan worden gebruikt, maar we hebben gebruikt energie dispersieve röntgenanalyse (EDX) met een rasterelektronenmicroscoop de samenstelling van de bovenliggende Ge-UTL zeoliet kennen en de uiteindelijke zeolieten IPC-2 en -4 (Tabel 1).

figure-results-1
Figuur 1. Voorgestelde schema van het mechanisme van ouder zeoliet UTL definitief zeolieten IPC-2 en -4. D4R eenheid van moederbedrijf UTL is gemarkeerd in het rood. Please klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-2
Figuur 2. Poeder röntgen diffractiepatronen van de bovenliggende als gemaakt en gecalcineerd zeoliet UTL (links) en de tussen- en uiteindelijke zeolieten (rechts). IPC-2P is het product van de intercalerende gelaagde IPC-1P met DEMDA voorafgaande aan het branden. klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-3
Figuur 3. Stikstof adsorptieisothermen geregistreerd bij 77 K voor UTL (zwart), IPC-2 (blauw) en IPC-4 (rood). Isotherm wordt getoond als ongevulde vorm en de desorptiop isotherm als gevulde vorm. Dit cijfer wordt vriendelijk gereproduceerd met toestemming van Nature Publishing Group uit referentie 4. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Zeoliet BET Oppervlakte (m 2 / g) Si: Ge Ratio
Ge-UTL 541,3 ± 1,1 5.8
IPC-2 334 ± 1.0 > 500
IPC-4 236 ± 0,7 90

Tabel 1. Porositeitswaarden en elementaire samenstelling van zeolieten.

Discussie

Een volledige beschrijving van de feitelijke mechanisme van de ADOR proces valt buiten het bestek van dit document, maar kan worden gevonden in de gepubliceerde artikelen geciteerd. 3, 5, 8 Het is echter de moeite waard als uitbreiding van het potentiële belang van het proces. De ADOR Werkwijze zeoliet bereiding verschilt aanzienlijk van traditionele zeoliet synthese in de wijze waarop de uiteindelijke materiaal wordt bereid. De belangrijkste gevolg daarvan is dat materialen bereid met de werkwijze ADOR het potentieel fundamenteel anders dan traditioneel zeolieten zijn. In het bijzonder is er ruimte om de ADOR methode te gebruiken om materialen die energetisch verschillend zijn voor te bereiden. De theorie hierachter is beschreven in referentie-8.

De controle poreusheid ander gebied waar de ADOR werkwijze leert verschillende eigenschappen van traditionele methoden. 13 Met name is het mogelijk preparBent een hele reeks zeolieten met continu afstembare poreusheid, die tot dusver niet mogelijk geweest zeolieten bereid met hydrothermische synthese. De wijziging van de serie schakelen in stap 3 van de hierboven beschreven werkwijze. Door het veranderen van de concentratie van het gebruikte 0,1 M zuur helemaal tot 6 M (en zelfs hoger) kan men de aard van het uiteindelijke materiaal te passen. De volledige details van hoe dit kan worden gerealiseerd, wordt gegeven in referentie 13. Dit is zowel een geweldige kans en een risico. Soms als de concentratie van het gebruikte zuur, de temperatuur en de resterende tijd te reageren niet optimaal de resulterende materialen vertonen een diffractiepatroon wanneer de positie van de grootste piek komt niet overeen met die getoond in figuur 2. In een dergelijke situatie wat blijkt door vergelijking van de poeder röntgenpatronen van het experiment met de in referentie 13 beschreven.

De kritische stappen in het protocol die ervoor zorgen dat een succesvolle outcome wordt bereikt zijn die omgaan met de manipulaties. Ten eerste is het belangrijk dat elke oplossing in contact met de gelaagde tussenproducten niet alkalische, omdat dit stimuleert oplossen van silica, vooral bij hoge temperatuur. Ten tweede, de onomkeerbare laatste stap van het proces ADOR is de belangrijkste factor, en dus een goede organisatie van het materiaal (stappen 3,2 en 5,2) is cruciaal voor het succes van het proces. Zoals hierboven beschreven, tijd en zuren zijn beide belangrijke variabelen in het proces en zo te waarborgen dat deze stappen worden geoptimaliseerd is zeer belangrijk.

Zoals hierboven beschreven is er een vereiste dat de ouder zeoliet een germanosilicate het germanium in specifieke plaatsen in de structuur. Dit zal het aantal zeolieten die kunnen worden gebruikt als ouder beperken. Zeoliet UTL is het enige materiaal dat aanzienlijk is onderzocht als ouder. Echter, er zijn vroege aanwijzingen dat andere ouders met succes ap zou kunnen zijnvermenigvuldigd om het proces, maar verder werk is nodig op dit gebied.

Te zorgen voor ADOR methode werkt, moet grote zorg worden genomen bij de bewerkingen na de demontage stap zodat de lagen van het tussenproduct IPC-1P niet oplossen of significante omlegging ondergaan. Het is ook belangrijk om de zuurgraad, tijd en temperatuur van de reactieomstandigheden recht om de eindproducten te optimaliseren krijgen. Dergelijke fijne controle over de reactie omstandigheden kan nogal verwarrend in eerste instantie, en is een belangrijke drijvende kracht achter onze wens om een ​​video beschrijving van de procedure.

Samenvattend, deze procedure beschrijft hoe de ADOR werkwijze zeoliet synthese kan worden toegepast op de germanosilicate de UTL raamwerkstructuur twee verschillende zeolieten, IPC-2 (OKO) en IPC-4 (PCR) te vormen.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

R.E.M. dankt de Royal Society en de E.P.S.R.C. (Grants EP/L014475/1, EP/K025112/1 en EP/K005499/1) voor het financieren van het werk op dit gebied. J.Č. erkent de Tsjechische Wetenschapsstichting voor het project van het Centrum van Excellentie (P106/12/G015) en het Europees programma voor onderzoek en ontwikkeling (FP7/ 2007-­-2013) onder subsidieovereenkomst nr. 604307. De auteurs willen P. Chlubná-Eliášová, W.J. Roth en P. Nachtigall bedanken voor de verhelderende discussies.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
NatriumhydroxideFisher ChemicalS/4920/5399%
1,4-dibroombutaanAldrich140805-500G99%
(2R,6S)-2,6-dimethylpiperidine Aldrich41470-100ML>99%
ParaffienolieFisher ChemicalP/0320/17
ChloroformFisher ChemicalC/4920/17>99%
Natriumsulfaat (watervrij)Fisher ChemicalS/6600/60>99%
DiethyletherSigma Aldrich24002-2.5L>99.5%
Ambersep 900-OHAcros Organics301340025
Zoutzuur, 0,1 NFluka318965-500ML
FenolftaleïneSigma Aldrich105945-50GACS Reagent
ZilvernitraatAmes Goldsmith
GermaniumdioxideAlfa Aesar11155100.00%
fumed silica (Cab-o-sil M-5)Acros Organics403731500

Referenties

  1. Cundy, C. S., Cox, P. A. The hydrothermal synthesis of zeolites: History and development from the earliest days to the present time. Chem. Rev. 103 (3), 663-701 (2003).
  2. Cundy, C. S., Cox, P. A. The hydrothermal synthesis of zeolites: Precursors, intermediates and reaction mechanism. Micropor. Mesopor. Mater. 82 (1-2), 1-78 (2005).
  3. Wilson, S. T., Lok, B. M., Messina, C. A., Cannan, T. R., Flanigen, E. Aluminophosphate molecular-sieves - a new class of microporous crystalline inorganic solids. J. Am. Chem. Soc. 104 (4), 1146-1147 (1982).
  4. Roth, W. J., et al. A family of zeolites with controlled pore size prepared using a top-down method. Nat. Chem. 5 (7), 628-633 (2013).
  5. Roth, W. J., Nachtigall, P., Morris, R. E., Cejka, J. Two-Dimensional Zeolites: Current Status and Perspectives. Chem. Rev. 114 (9), 4807-4837 (2014).
  6. Chlubná, P., et al. 3D to 2D Routes to Ultrathin and Expanded Zeolitic Materials. Chem. Mater. 25 (4), 542-547 (2013).
  7. Chlubná-Eliášová, P., et al. The Assembly-Disassembly-Organization-Reassembly Mechanism for 3D-2D-3D. Transformation of Germanosilicate IWW Zeolite. Angew. Chem. Int. Ed. 53 (27), 7048-7052 (2014).
  8. Morris, R. E., Čejka, J. Exploiting chemically selective weakness in solids as a route to new porous materials. Nat. Chem. 7 (5), 381-388 (2015).
  9. Paillaud, J. L., Harbuzaru, B., Patarin, J., Bats, N. Extra-large-pore zeolites with two-dimensional channels formed by 14 and 12 rings. Science. 304 (5673), 990-992 (2004).
  10. Corma, A., Diaz-Cabanas, M. J., Rey, F., Nicolooulas, S., Boulahya, K. ITQ-15: The first ultralarge pore zeolite with a bi-directional pore system formed by intersecting 14- and 12-ring channels, and its catalytic implications. Chem. Comm. , 1356-1357 (2004).
  11. Rouquerol, J., Llewellyn, P., Rouquerol, F. Is the BET equation applicable to microporous adsorbents? Stud. Surf. Sci. Catal. 160, 49-56 (2006).
  12. Trachta, M., Bludsky, O., Cejka, J., Morris, R. E., Nachtigall, P. From Double-Four-Ring Germanosilicates to New Zeolites: In Silico Investigation. Chemphyschem. 15 (14), 2972-2976 (2014).
  13. Wheatley, P., et al. Zeolites with continuously tuneable porosity. Angew. Chem. Int. Ed. 53 (48), 13210-13214 (2014).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Zeoliet syntheseADOR methodepoeder r ntgendiffractiestikstofadsorptiescanning elektronenmicroscopiegermanium UTLIPC 1P tussenproductIPC 4 zeolietIPC 2 zeolietzeoliet poriegrootte

Gerelateerde artikelen