SSZ-13

Ramstruktur för SSZ-13 med CHA-topologi

SSZ-13 (ramtypskod CHA) är en aluminiumsilikatzeolit med hög kiseldioxidhalt som har 0,38 × 0,38 nm mikroporer . Den tillhör ABC-6-familjen av zeoliter såväl som offretite , cancrinite , erionite och andra relaterade småporiga zeoliter. Ramverkstopologin är densamma som för chabazit men SSZ-13 har en hög kiseldioxidsammansättning med Si/Al > 5, vilket leder till låg katjonbyteskapacitet. Den typiska kemiska formeln för enhetscellen kan beskrivas som Q _x Na _y Al _2,4 Si _33,6 O ₇₂ • z H ₂ O (1,4 < x <27)(0,7 < y < 4,3)(1 < z <7), där Q är N , N , N -1-trimetyladamantammonium. Materialet patenterades av Chevron Research Company 1985 och skulle potentiellt kunna användas som en fast katalysator för metanol -till- olefiner (MTO)-processen och den selektiva katalytiska reduktionen (SCR) av NOx.

Strukturera

SSZ-13 motsvarar en isomorf ersättning av en aluminiumatom med en kiselatom i det naturliga mineralet chabazit. Även om chabazit existerar som en tvillingkristall , är SSZ-13 uteslutande monokristallin. I allmänhet kallas zeoliter som motsvarar isomorf ersättning av chabazit kollektivt zeoliter av CHA-typ . Gitterkonstanter varierar beroende på Si/Al-förhållandet och metallarterna som ingår, men kristallens symmetri förblir i princip densamma.

CHA-ramverket, som representeras av förbindande Si- eller Al-atomer, visas i figuren till höger och består av endast 4-, 6- och 8-ledade ringar, utan 5-ledade ringar som finns i ZSM- 5 och mordenit . Den kännetecknas också av en dubbel sexledad ringstruktur (D6R) bestående av två sexledade ringar och sex fyraledade ringar.

Zeolitens porstorlek är 0,38 nm när storleken på syreatomerna uppskattas av jonradien (0,135 nm), vilket klassificerar den som en zeolit med små porer. Det kan adsorbera små gasmolekyler, men stora organiska molekyler kan inte komma in i porerna.

En annan känd isotypisk ersättning för rhyolit är SAPO-34, ett kiselaluminiumfosfat.

Syntes

SSZ-13 kan syntetiseras med följande metod. Materialet framställs från följande satssammansättning:

10 Na2O _: 2,5 Al2O3 _: 100 Si02 : ₄₄₀₀ H2O _: 20 TMAdOH _.

2 g IN NaOH , 2,78 g 0,72 M N , N , N -1-trimetyladamantammoniumhydroxid (TMAdOH) och 3,22 g avjoniserat vatten blandas. 0,1 g Al ₂ O ₃ tillsätts till lösningen och blandas med 0,6 g pyrogen kiseldioxid . Den resulterande viskösa gelén åldras i två timmar och värms upp i 4 dagar vid 160 °C i en teflonfodrad stålautoklav . Den kristalliserade produkten kan utvinnas genom filtrering.

SSZ-13 i submikronstorlek kan framställas på 6 timmar genom en snabb ångassisterad kristallisationsmetod med användning av tetraetylortosilikat (TEOS) som kiseldioxidkälla.

Används

zeolit med hög kiseldioxidhalt med CHA-topologin . Material med denna topologi är av industriellt intresse, som potentiella katalysatorer för tillämpning i metanol till olefiner (MTO) reaktionen.

Nyligen har SSZ-13 uppmärksammats som katalysator för selektiv katalytisk reduktion (SCR) av NOx. Egentligen kopparladdande SSZ-13 används industriellt för emissionskontroll av dieselmotorer.

Se även