對(duì)于沸石分子篩的形成及其生長(zhǎng)機(jī)理的深入研究有助于人們更好的設(shè)計(jì)合成新型沸石分子篩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、擴(kuò)展沸石分子篩材料合成新路線、開發(fā)沸石分子篩材料的新性質(zhì)及新用途。盡管沸石分子篩的發(fā)展已經(jīng)有許多年了，但是對(duì)于它的合成機(jī)理方面一直未有一個(gè)真正的定論。研究分子篩的晶化機(jī)理即具有十分重要的理論意義，也對(duì)合成新型的沸石分子篩合成具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。目前具有代表性的為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理（Solid hydrogel Transformation mechanism）、液相轉(zhuǎn)變機(jī)理（Solution-mediated Transport mechanism）和雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理這三種機(jī)理。
固相轉(zhuǎn)變機(jī)理是由Flanigen和Breck提出的，也是早提出的沸石分子篩晶化機(jī)理。他們認(rèn)為:
在沸石分子篩的整個(gè)晶化過程中只是凝膠固相本身在水熱條件下產(chǎn)生，然后直接進(jìn)行硅鋁酸鹽骨架的結(jié)構(gòu)重排，進(jìn)而導(dǎo)致了沸石分子篩的成核和晶體的生長(zhǎng)，而在沸石分子篩晶化過程中既沒有凝膠固相的溶解，也并沒有液相直接來參與沸石分子篩的成核以及晶體的生長(zhǎng)。
，沸石分子篩合成所需的各種原料混合后，主要物種硅酸鹽與鋁酸鹽聚合生成硅鋁酸鹽初始凝膠。同時(shí)，凝膠間液相雖然也產(chǎn)生，然而液相部分并不參與晶化成核的過程中。其次，所形成的硅鋁酸鹽初始凝膠在OH-離子的作用下卻不斷發(fā)生解聚與結(jié)構(gòu)重排，從而形成某些沸石晶化所需要的初級(jí)結(jié)構(gòu)單元。后，這些初級(jí)結(jié)構(gòu)單元進(jìn)一步圍繞著水合陽離子發(fā)生重排構(gòu)成多面體，這些多面體再進(jìn)一步聚合、連接、形成沸石分子篩晶體。
70年代，荷蘭科學(xué)家Mcnicol等人通過使用分子光譜技術(shù)來追蹤LTA型沸石分子篩的整個(gè)晶化過程，從而在實(shí)驗(yàn)上為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理給予充分的根據(jù)。90年代，干膠轉(zhuǎn)化的合成方法的提出也為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理增加了一個(gè)實(shí)例。另外，近幾年發(fā)展起來的固相無溶劑合成的方法的提出也是在一定程度上為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理提供相應(yīng)的證據(jù)。
Zhdanov的實(shí)驗(yàn)表明，沸石分子篩晶體生長(zhǎng)速度與液相中多硅酸根和鋁酸根離子的濃度息息相關(guān)，并且晶化過程中液相各組分濃度是不斷變化的，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持了液相轉(zhuǎn)變機(jī)理。對(duì)液相轉(zhuǎn)變機(jī)理有利的證明是從液相中直接晶化沸石分子篩，Koizumi等人直接從澄清溶液中合成出了SOD，GIS、FAU等沸石分子篩。
沸石合成大都是在堿性條件下合成的，常見的堿是無機(jī)堿氫氧化鈉。我們通常用Na2O/SiO2來表示體系的堿度。一般而言，堿度增加，硅鋁原料的溶解度增加，硅鋁酸鹽聚合度降低，使溶液中的過飽和度增大，從而加快成核速度，結(jié)果縮短了誘導(dǎo)期，使之晶化速度加快。此外，增大堿度時(shí)會(huì)使終產(chǎn)品的粒子變小并且粒徑分布變窄，如在無模板條件下合成具有6nm小尺寸的EMT沸石分子篩。另外當(dāng)體系的堿度增大，有利于生成富鋁的沸石。在無有機(jī)模板存在的條件下，通過讓無機(jī)堿充當(dāng)模板的作用來合成如Beta，RUB-13, ZSM-12，ZSM-23，MCM-68等沸石分子篩，這些沸石分子篩不僅是高度富鋁的而且還是高度富有無機(jī)金屬陽離子的。另一個(gè)沸石合成的條件是在含有氟離子的中性或酸性條件下來合成沸石分子篩，氟離子在分子篩合成中取代了堿的作用，來溶解硅鋁酸鹽凝膠。在氟體系下合成的純硅分子篩缺陷較少，也更容易得到比較的大單晶。
從原料的均勻混合到升溫晶化前的靜止過程，這一個(gè)階段被叫做陳化。在陳化過程中，凝膠的組成、結(jié)構(gòu)都是會(huì)發(fā)生變化的，陳化過程有時(shí)甚至是緩慢的成核過程，導(dǎo)致分子篩生長(zhǎng)周期的縮短。為典型的例子是在合成FAU分子篩時(shí)使用的Y導(dǎo)向劑就需要所有反應(yīng)物混合均勻后室溫陳化，這是因?yàn)閷?dǎo)向劑經(jīng)過陳化產(chǎn)生了微小的沸石晶核，并且含有大量的六元環(huán)。
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