Bilim Adamları Zeolit Teorisinde Delikler Açtılar
Birleşik Krallık’taki kuramcılar, katalitik olarak aktif bir çok zeolit türünde alüminyum dağılımı üzerine çalışmışlardır; ortaya çıkan bulgular, bazı zeolit türlerinde -Al-O-Al- bağlarının var olabileceği yönündedir.
Löwenstein ilk kez 1954’te ‘’silikatların ve alüminatların dört üçgensel bölgedeki (tetrahedral) alüminyum dağılımı’’ üzerine yaptığı çalışmayı yayınladığından beri, bilim insanları genel olarak alüminyum kümelerin zeolit yapıları içinde bulunamayacağını kabul ettiler.Löwenstein’ın ‘alüminyum kaçınma’ kuralında,her ne zaman iki tetrahedra bir oksijen köprüsü ile birbirine bağlanırsa, birinin merkezi bir alüminyum atomu tarafından işgal edilmesi durumunda diğeri silikon tarafından işgal edilmelidir.Bu nedenle, Löwenstein’ın kuralı -Al-O-Al- bağlantılarının zeolitler içinde oluşmasını yasaklamakta ve zeolitlerdeki Al: Si oranının 1: 1 olması gerektiğini belirtmektedir.
Al3+ atomlarının Collage Londra Üniversitesinden Ben Slater tarafından ; lisans kimyasında bu malzemeler hakkında öğrendiğiniz ilk şeylerden biri, bu alüminyum bağlantılarının bir zeolitte bulunmaması “diye belirtti.Bununla birlikte, bir dizi katalitik olarak aktif zeolit sistemi üzerinde detaylı periyodik yoğunluk fonksiyonel teori (DFT) hesaplamaları yaptıktan sonra Slater ve ekibi, hidroksil grubuyla köprülenmiş Al3+ atomlarının birbirine bitişik oturmaları için termodinamik bir tercih gözlemledi ve zeolitik materyallerde atomların nasıl düzenlendiği hakkında etkin olarak kabul edilen varsayımlara meydan okudu.
Söz konusu zeolit, SSZ-13, metanolün alkenlere dönüştürülmesi ve seçici olarak azot oksitlerin indirgenmesi için bir katalizör olarak endüstriyel uygulamaları vardır.Slater’ın ekibi katalitik olarak aktif olan SSZ-13’ün hem sodyum içeren hem de protonlanmış formunu inceledi.
Slater’e göre, ölçümün değeri ,yerleştirdiğimiz atomlardır. Böylelikle onların yaklaşık olarak malzeme içinde ve boşlukta nerelerde olduğunu biliyoruz.
Daha Nitelikli Katalizörler
Mevcut karakterizasyon teknikleri silikon yapısı ve alüminyum arasında yetersiz kalmaktadır. Slater “Alüminyum malzemenin katalitik olarak aktif bileşenleriyle ilişkilendirilmektedir, bu nedenle aktif kısımlarının nerede olduğunu bilirsek sonrasında neden etkili katalizörler olduğunu anlayabiliriz ve ayrıca bu bilgiyi kullanarak onları daha iyi hale getirebiliriz.” şeklinde açıklar. Genel olarak, zeolitler, alüninyumun halihazırda bir Löwensteinian dizilimine bağlandığı 2 basamaklı bir proses yardımıyla sentezlenirler. Bu çalışmada, Slater, deneycileri, Löwenstein dışı bağların var olduğu katalizörün protonlanmış aktif halini doğrudan üretmek için zeolitlerin sentezine farklı şekilde yaklaşabilecekleri düşücesine teşvik edildiklerini söylüyor.Bundan dolayı, malzemenin kendisi daha istikrarlı bir yapıda olacak ve ömür uzunluğunu artıracak olan daha dayanıklı bir katalizör haline gelecektir “dedi.
Carlo Lamberti, İtalya Torino’daki bir malzeme uzmanı, araştırmanın temel ve uygulamalı zemin üzerinde büyük bir etki yaratacağını düşünüyor: “Bu çalışmanın zeolit topluluğunda büyük bir tartışma oluşturacağı ve bazı önemli soruları ortaya çıkaracağı açık.Mevcut zeolitlerde şimdiye kadar deneysel tespitten kaçan alüminyum bağlantılar var mı? Önerilen sentez üzerinde bu bağları serbest bırakmak ve popülasyonunu standart izole alüminyum sitelere göre artırmak için harekete geçebilir miyiz? Son olarak, bunun gibi Löwenstein olmayan bağların olası varlığını ayırt etmemizi sağlayacak rafine karakterizasyon tekniklerini önerebilir miyiz?”
Kaynak : chemistryworld.com
