Hydroxylradikale beschleunigen die Zeolithbildung

Anonim

(Phys.org) -Zeolith ist ein griechisches Wort, das buchstäblich einen kochenden Stein bedeutet. Sie sind poröse Materialien, die als Adsorptionsmittel, Katalysatoren und Ionenaustauscher verwendet werden und unter anderem für die Wasserfiltration, Detergenzien und Luftzerlegung verwendet werden. Typischerweise werden Zeolithe im Labor unter Verwendung eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt, bei dem die Alumosilikatmischung mehrere Tage in einem Ofen gebrannt wird. Während der Kristallisationsprozess Bindungsbildung, Bruch und Neubildung umfasst, sind die Einzelheiten dieses Mechanismus weitgehend unbekannt.

Forscher der Universität Jilin in China haben einen Teil des Mechanismus der Zeolithkristallisation aufgeklärt und gezeigt, dass die Bildung von Hydroxylradikalen (• OH) unter Verwendung von UV-Strahlung in kürzerer Zeit hochkristalline Zeolithe erzeugt als typische Synthesen, weil dadurch der Keimbildungsprozess beschleunigt wird. Ihre Arbeit erscheint in der Wissenschaft .

Nach dem Brennen einer Alumino-Silikat-Spezies in unterschiedlichen Anteilen in einer starken Base und in Gegenwart eines Kations sind die Forscher in der Lage, viele Arten von Zeolith-Strukturen herzustellen. Feng, et al. wollte sehen, wie die Bildung von Hydroxylradikalen die Zeolithsynthese beeinflussen würde. Sie verglichen zuerst Na & sub2; O-Al & sub2; O & sub3; -SiO & sub2; -H & sub2; O-Systeme, die unter UV-Bedingungen und unter typischen Bedingungen hergestellt wurden, oder was sie "dunkle Bedingungen" nennen.

XRD- und REM-Untersuchungen zeigten, dass Na-X, NaZ-21 und Na-A nach vierundzwanzig Stunden unter UV-Bedingungen gebildet wurden, aber unter dunklen Bedingungen immer noch amorph waren.

Sie wollten dann die Auswirkungen unterschiedlicher Dichten der UV-Strahlung auf das System testen. Sie verwendeten Zeolith Na-A bei 298K und testeten ihn mit UV-Bestrahlung von 2, 0, 4, 0 und 8, 0 mW / cm² sowie unter dunklen Bedingungen. Sie beobachteten einen definierten Kristall nach 52, 40 bzw. 36 Stunden.

Sie testeten dann die Auswirkungen der Verwendung eines kleineren Molverhältnisses von Na 2 O / SiO 2 (3, 08 gegenüber 4, 4). Dies sollte die Konzentration von OH reduzieren - und würde weitere Einblicke in den Mechanismus geben. Unter dunklen Bedingungen bildeten sich Kristalle nach 55 Stunden. Unter UV-Bedingungen bildeten sich nach 40 Stunden Kristalle, die unter dunklen Bedingungen schneller sind als das höhere Molverhältnis.

Die Elektronenspinresonanz (EPR) -Spektroskopie wurde verwendet, um die Radikalspezies sowohl unter hellen als auch unter dunklen Bedingungen zu identifizieren, was die Anwesenheit von Hydroxylradikalen unter UV-Bedingungen bestätigt. Zusätzliche Tests zeigten, dass Hydroxylradikale in Zeolithen vorhanden sind, die unter dunklen Bedingungen, jedoch in niedrigeren Konzentrationen gebildet wurden.

Ein anderer Weg zur Bildung von Hydroxylradikalen ist die Verwendung von Fenton-Reagens, einem starken Oxidationsmittel. Am Beispiel von Silicalit-1 haben Feng et al. festgestellt, dass Fenton-Reagenz eine höhere Konzentration von Hydroxylradikalen als UV-Bestrahlung. Die Fernordnung von Silicalit-1 wurde nach 40 Stunden beobachtet, verglichen mit 50 Stunden nach UV-Bestrahlung und 70 Stunden unter dunklen Bedingungen. Dies liefert einen weiteren Beweis, dass die Konzentration von Hydroxylradikalen die Geschwindigkeit der Zeolithkristallisation beeinflusst.

Schließlich, Feng, et al. getestet, ob die Anwesenheit von Hydroxylradikalen sowohl die Keimbildung als auch das Kristallwachstum beschleunigt oder nur einen dieser Schritte betrifft. Durch Vorbehandlung von Zeolith Na-A mit UV-Bestrahlung und anschließender Kristallisation unter dunklen Bedingungen wurde festgestellt, dass Hydroxylradikale wahrscheinlich die Keimbildungsstufe beschleunigen. Die Kristallwachstumsstufe blieb sowohl unter UV- als auch unter dunklen Bedingungen konstant.

Diese Forschung liefert wertvolle Einblicke in den Zeolith-Kristallisationsmechanismus, der einen effizienteren Produktionsprozess in der Zeolithsynthese ermöglichen kann.

menu
menu