Široké použití zeolitových materiálů molekulových sít (jako je adsorpční separace, iontová výměna, katalýza) úzce souvisí s jejich strukturními charakteristikami. Například adsorpční a separační výkon závisí na velikosti pórů a objemu pórů molekulového síta; Výkon iontové výměny závisí na počtu a poloze kationtů v molekulovém sítu, jakož i na průchodnosti jeho pórových kanálků; Tvarová selektivita vykazovaná během katalytického procesu souvisí s velikostí pórů a orientací molekulového síta, zatímco velikost pórů nebo struktura klece meziproduktů a konečných produktů v katalytické reakci souvisí s molekulovým sítem. Struktura molekulárních sít je proto základním problémem při studiu materiálů molekulárních sít.
Konstrukční jednotka
Nejprve proveďte výzkum nejjednodušších základních strukturních jednotek. Obecně řečeno, zeolitová molekulová síta jsou tvořena vrstvením čtyřstěnů přes sdílené vrcholy, takže jeden čtyřstěn je primární strukturní jednotkou (tetraedr TO4). Například pro silikátové-1 zeolitové molekulární síto je jeho primární strukturní jednotkou křemíkový kyslíkový tetraedry ([SiO4] 0) a tato čtyřstěnná strukturní jednotka vykazuje elektrickou neutralitu. Tyto křemíkové kyslíkaté tetraedry jsou spojeny sdílenými atomy kyslíku za vzniku zeolitového molekulárního síta s MFI strukturou. Při syntéze jsou v jeho pórech přítomna templátová činidla a adsorbovaná voda. Samozřejmě, pokud je v systému syntézy přítomen hliník, existují dva typy čtyřstěnů: křemíkové kyslíkaté čtyřstěny ([SiO4] 0) a hliníkové kyslíkaté čtyřstěny ([AlO4] -) a hliníkové kyslíkaté čtyřstěny mají záporný účtovat. Sestavením a syntézou molekulárních sít s MFI strukturou křemíku a hliníku tato struktura sama o sobě nese určitý negativní náboj, takže musí být vyvážena dalšími kationty, aby byla jako celek nakonec elektricky neutrální. A molekulární síto z fosforu a hliníku je striktně složeno ze střídajících se čtyřstěnů fosforového kyslíku ([PO4]+) a hliníkového kyslíkatého čtyřstěnu ([AlO4] -), s elektricky neutrální kostrou. Samozřejmě ve spojení mezi primárními konstrukčními jednotkami je třeba dodržovat Lowensteinovo pravidlo: ve struktuře křemíkového hliníkového skeletu nemůže být hliník vedle sebe; Ve struktuře fosfátového skeletu, jako je SAPO-34, nemůže hliník sousedit s atomy dvojmocného nebo trojmocného kovu a fosfor nemůže být spojen s křemíkem nebo fosforem.
sekundární stavební jednotka
Struktura skeletu molekulových sít je tvořena konečnými nebo nekonečnými spoji primárních strukturních jednotek. Konečné strukturní jednotky, jako jsou sekundární strukturní jednotky, obvykle odkazují na vícesložkové kruhové struktury složené z tetraedrů TO4, které sdílejí atomy kyslíku s pevným bodem a jsou spojeny různými způsoby. Běžné kruhové struktury zahrnují čtyřčlenné kruhy, pětičlenné kruhy, šestičlenné kruhy, dvojité čtyřčlenné kruhy a dvojité šestičlenné kruhy. Nyní bylo objeveno 18 typů sekundárních strukturních jednotek. Například sekundární strukturní jednotka 4-4 představuje dva kvartérní kruhy, konkrétně dvojité kvartérní kruhy. Jak známe molekulová síta typu A, vznikají spojením SOD klecí s dvojitými kvartérními kruhy za vzniku zeolitových molekulových sít. Samozřejmě, že SBU, na kterou odkazujeme, je pouze topologická jednotka v teoretickém smyslu, aby bylo možné lépe pochopit a vysvětlit strukturu zeolitových molekulových sít, a nelze ji považovat za skutečný druh v procesu krystalizace zeolitových molekulových sít.
Konstrukční jednotka ve tvaru klece
V kostře molekulárních sít je charakteristická klecová strukturní jednotka, která je popsána na základě mnohočetných prstenců, které určují jejich mnohostěny. Například známá klec SOD se skládá z osmi šestihranných prstenců a šesti kvartérních prstenců, běžně označovaných jako 4668. Různé skelety molekulárního síta budou obsahovat stejnou klec jako strukturální jednotky, jinými slovy, stejná klec jako strukturální jednotka bude tvořit různé typy struktur skeletu molekulového síta prostřednictvím různých metod spojení. Klasickým příkladem je klec SOD.
SOD zeolitové molekulové síto je tvořeno koplanárním spojením mezi SOD klecemi; SOD klece jsou spojeny dvojitými kvartérními kruhy, aby vytvořily molekulová síta typu LTA; SOD klece jsou spojeny dvojitým šestihranným prstencem, aby vytvořily FAU a EMT zeolitová molekulová síta.
Kromě toho se v rámcové struktuře zeolitových molekulových sít často nacházejí některé charakteristické řetězce, dvourozměrné tři spojené síťové vrstvy a periodické strukturní jednotky (PBU). Pět nejběžnějších řetězců podobných struktur je Pentasilový řetěz, dvojitý klikatý řetěz, dvojitý klikatý řetěz, dvojitý osový řetěz a krátký sloupcový kamenný řetěz. Řetězec Pentasilu složený z klecí sdílených hranami je charakteristickým řetězcem zeolitové skupiny molekulových sít s vysokým obsahem siliky. Nejreprezentativnější rámcovou strukturu MFI tvoří řetězce Pentasil. Paralelní vrstvení dvourozměrných tří propojených síťových vrstev vytváří trojrozměrnou čtyř propojenou kostru propojením tří spojených vrcholů orientovaných vertikálně. Například struktura kostry typu GIS se skládá z 4,82 dvourozměrné struktury síťové vrstvy spojené vertikálně.