Mechanizm przejścia fazy ciekłej i dwukierunkowy

Mechanizm przejścia fazowego w fazie ciekłej
Mechanizm przejścia w fazie ciekłej został po raz pierwszy zaproponowany przez Kerra i Cirica, prawie w tym samym czasie, co mechanizm przejścia w fazie stałej. Uważają, że zarodkowanie i wzrost kryształów sit molekularnych zeolitu zachodzi bezpośrednio w roztworze, początkowy żel powoli rozpuszcza się w roztworze i powstają aktywne jony glinokrzemianowe, po czym następuje kondensacja, powoli tworząc jednostki strukturalne wymagane do zeolitowych sit molekularnych, a następnie dalsze wytwarzanie zeolitowych sit molekularnych.
Po pierwsze, po zmieszaniu surowców potrzebnych do sit molekularnych zeolitu, główne gatunki krzemianu i glinianu polimeryzują, tworząc początkowy żel glinokrzemianowy. Ten żel glinokrzemianowy tworzy się szybko w warunkach wysokiego stężenia, więc ma wysoki stopień nieuporządkowania, ale ten żel glinokrzemianowy może zawierać pewne podstawowe jednostki strukturalne, takie jak pierścienie czteroczłonowe, pierścienie sześcioczłonowe itp. Jednocześnie, ustala się równowaga rozpuszczania pomiędzy tym żelem i fazą ciekłą. Ponadto iloczyn rozpuszczalności jonów glinokrzemianowych jest ściśle powiązany ze strukturą i temperaturą żelu. Gdy zmienia się temperatura krystalizacji, pomiędzy tym żelem a fazą ciekłą ustala się nowa równowaga w żelu i roztworze. Po drugie, wzrost stężenia polikrzemianów i glinianów w fazie ciekłej prowadzi do powstania zarodków kryształów, a następnie wzrostu kryształów sit molekularnych zeolitu. Podczas zarodkowania i wzrostu kryształów zeolitowych sit molekularnych, jony polikrzemianowe i glinianowe w fazie ciekłej są zużywane, powodując ciągłe rozpuszczanie żelu krzemionkowo-glinowego. Ponieważ rozpuszczalność kryształów zeolitu jest mniejsza niż rozpuszczalność żelu amorficznego, ostatecznym rezultatem jest całkowite rozpuszczenie żelu i całkowity wzrost kryształów sit molekularnych zeolitu.
Doświadczenie Żdanowa wykazało, że szybkość wzrostu kryształów sit molekularnych zeolitu jest ściśle powiązana ze stężeniem jonów polikrzemianowych i glinianowych w fazie ciekłej, a stężenie każdego składnika w fazie ciekłej ulega ciągłym zmianom w trakcie procesu krystalizacji. Te wyniki eksperymentów potwierdzają mechanizm przejścia fazowego w fazie ciekłej. Najkorzystniejszym dowodem na mechanizm przejścia fazy ciekłej jest bezpośrednia krystalizacja zeolitowych sit molekularnych z fazy ciekłej. Koizumi i in. bezpośrednio syntetyzowane zeolitowe sita molekularne, takie jak SOD, GIS i FAU, z klarowanych roztworów.
Mechanizm przejścia dwufazowego
Kiedy ludzie wciąż spierali się, czy krystalizacja na sicie molekularnym zeolitu przebiega poprzez mechanizm przejścia w fazie ciekłej, czy mechanizm przejścia w fazie stałej, po latach 80. XX wieku naukowcy zaproponowali mechanizm przejścia dwufazowego. Mechanizm przejścia dwufazowego zakłada, że ​​przejście fazy ciekłej i przejście fazy stałej zachodzą jednocześnie w procesie krystalizacji sita molekularnego zeolitu, co może zachodzić w dwóch układach reakcji krystalizacji oddzielnie lub w jednym układzie w tym samym czasie.
Gabelica i in. potwierdzili istnienie mechanizmu przejścia dwufazowego na podstawie swoich badań nad krystalizacją sita molekularnego ZSM-5 i zeolitu Na Y. Iton i in. jako pierwszy zastosował technologię rozpraszania neutronów pod małym kątem do zbadania procesu krystalizacji sita molekularnego ZSM-5 i odkrył, że krystalizacja sita molekularnego zeolitu ZSM-5 przebiega według różnych mechanizmów w przypadku użycia różnych źródeł krzemu. Stwierdzono zatem, że nawet w przypadku zastosowania tego samego typu zeolitowego sita molekularnego, mechanizm jego wzrostu jest inny w różnych warunkach krystalizacji.