Zeolites and their mechanism of synthesis
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 21

ZEOLITES AND THEIR MECHANISM OF SYNTHESIS PowerPoint PPT Presentation


  • 121 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

ZEOLITES AND THEIR MECHANISM OF SYNTHESIS. POR ALEJANDRA MARIA SANTA GRUPO DE CATALIZADORES Y ADSORBENTTES. Hedí J.P. Feijen, Johan A. Martens and Pierre A. Jacobs. FACULTAD DE INGENIERIA. CONTENIDO. INTRODUCCIÓN ZEOLITIZACIÓN 2.1. Pasos importantes en la síntesis de zeolitas

Download Presentation

ZEOLITES AND THEIR MECHANISM OF SYNTHESIS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Zeolites and their mechanism of synthesis

ZEOLITES AND THEIR MECHANISM OF SYNTHESIS

POR

ALEJANDRA MARIA SANTA

GRUPO DE CATALIZADORES Y ADSORBENTTES

Hedí J.P. Feijen, Johan A. Martens and Pierre A. Jacobs

FACULTAD DE INGENIERIA


Contenido

CONTENIDO

  • INTRODUCCIÓN

  • ZEOLITIZACIÓN

    2.1. Pasos importantes en la síntesis de zeolitas

    2.2 Factores que influencian la zeolitización

    2.3 Zeolitización en ausencia de agua y acidez media

    3. EJEMPLO


Introduccion

INTRODUCCION

  • Primera zeolita natural descubierta a mediados del siglo XVIII

  • Los grandes progresos se han llevados a cabo a partir del siglo XX

  • Esta área está en continuo crecimiento y se han obtenido zeolitas sintéticas con nuevas estructuras y nuevas aplicaciones

  • Nuevas aplicaciones: catálisis supramolecular, fotoquímica, nanoquímica y electroquímica

  • Se requiere entender el mecanismo de síntesis para volver este arte un verdadero tema de la ciencia


Zeolitizaci n

ZEOLITIZACIÓN

  • 2.1 Pasos importantes para la síntesis de zeolitas

  • Una mezcla de especies de Al y Si, cationes metálicos, moléculas orgánicas y agua son convertidas mediante una solución alcalina supersaturada en un aluminosilicato cristalino microporoso . (Zeolitización)

  • Precursores de Si: Sílica coloidal, vidrio, tretrametil y tetraetil ortosilicatos, SiO2, metasilicato de sodio

  • Precursores de Al: Gibsita, seudo boemita, aluminatos y polvo metálico de aluminio

  • Agentes estructurante: Moléculas orgánicas catiónicas o neutras


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • La zeolitización se lleva a cabo a altas temperaturas, para obtener alta producción de cristales en un periodo de tiempo aceptable.

  • Pasos básicos:

    Consecución de la sobresaturación

    Nucleación

    Crecimiento de los cristales

  • Inicialmente se prepara la gel, y luego se somete a un periodo de maduración o añejamiento, dejándola a la Temperatura de cristalización por un determinado tiempo.


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • La temperatura de cristalización adecuada está por debajo de 350 ºC.

  • La adición de aluminato al sol Sílica, incrementa la fuerza iónica de la solución, que promueve la formación inmediata de una gel.

    2.1.1 Periodo de añejamiento

  • Es crucial para la obtención de un producto dado a la velocidad deseada.

  • Ocurre la disolución parcial de la sol Sílica promovida por las condiciones alcalinas de la síntesis.

  • Se demostró que la disolución es lenta a Temperatura ambiente, pero se acelera al incrementar T.


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • La depolimerización se vuelve rápida cuando se tienen de 36 a 48 horas de añejamiento.

  • Después de la disolución, los silicatos monoméricos se polimerizan en especies oligoméricas en solución

  • Al esta contenido en su mayoría en el Al(OH)-4.

  • Se forman estructuras de aluminosilicatos.

  • Reaccionan preferiblemente los silicatos aniónicos

  • USB. Unidades secundarias de construcción, Importantes para enucleación y crecimiento de los cristales.

  • La nucleación, la cristalización producida y el tipo de zeolita formada dependen del periodo de añejamiento

  • Ocurren cambios estructurales en la parte sólida del gel


Zeolites and their mechanism of synthesis

2.1.2 Mecanismos de cristalización

  • Involucra 3 pasos básicos: Consecución de la sobresaturación, nucleación y crecimiento de los cristales

    2.1.2.1 Consecución de la sobresaturación

  • En el periodo de añejamiento la concentración de componentes disueltos se incrementa con el tiempo

  • Se forma una solución estable, que se convierte en una metaestable y por último en una lábile

  • Regiones estable y metaestable están separadas por una curva normal de solubilidad en el equilibrio

  • Regiones metaestable y labile no tienen una separación bien definida.

  • Grado de sobresaturación


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • En la región estable no ocurre ni nucleación ni crecimiento de los cristales

  • En la región labile ocurren ambas

  • En la región metaestable solo crecen los cristales.

    2.1.2.2 Nucleación

  • Puede dividirse en dos: Nucleación Homogénea y Nucleación heterogénea.

  • Se forman embriones por agregaciones químicas de los precursores y desaparecen por disolución

  • Los embriones forman los núcleos en el que se da crecimiento de los cristales espontáneamente

  • Las concentración de las especies oligoméricas afectan directamente la nucleación


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • Energía libre de formación de un núcleo

    A, B: Coeficientes

    j numero de unidades estructurales

  • En función del grado de sobresaturación

  • Rata de nucleación (J)


Zeolites and their mechanism of synthesis

2.1.2.3 Crecimiento de los cristales

  • Comienza después de la nucleación

  • El núcleo crece por condensación o por adición de las especies precursoras.

  • Las curvas experimentales tiene forma de S, donde los puntos de inflexión separan los periodos auto catalíticos de los que no lo son.

  • Ecuación de Kholmogorov

  • n > 4 incrementa la rata de nucleación

  • n < 4 decrece la rata de nucleación

  • n = 4 La rata de nucleación es constante


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • 2.2 Factores que influencian la zeolitización

  • 2.2.1 Composición molar del Hidrogel

  • Expresión de la composición química de una síntesis

  • a SiO2 ; Al2O3 ; b MxO ; c NyO ; d R ; e H2O

  • La cantidad relativa de Si, Al, M, N, y R es uno de los factores claves para la cristalización.

  • Además tienen importancia las relaciones SiO2/Al2O3, MxO(NyO)/SiO2, R/SiO2 y H2O/SiO2


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • 2.2.1 Alcalinidad

  • El pH de la solución debe estar entre 8-12, pues este es un factor determinante para la formación de la zeolita(aniones OH).

  • El rol del agente mineralizante es capturar los óxidos o hidróxidos de Si y Al dentro de una solución a una velocidad adecuada.

  • Estas especies precursoras tienen T-átomos en coordinación tetraédrica.

  • Por esto se busca un estado sobresaturado el el cual se lleven a cabo la enucleación y el crecimiento de los cristales


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • Al incrementar el pH se acelera el crecimiento de los cristales.

  • La reacción ocurre mediante un mecanismo nucleofílico. Y de esta manera se explica el cambio del pH en todo el proceso.

  • La alcalinidad de la síntesis también es importante por que esto influye en la relación Si/Al.

  • Cantidad de “enlaces” Si/Al disminuye cuando el pH aumenta. Un incremento del pH disminuye la habilidad de las especies Si para condensarse.


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • 2.2.3 Temperatura y Tiempo

  • En general, la temperatura y el tiempo tienen una influencia positiva en el proceso de formación de las zeolitas.

  • Cuando el periodo de tiempo es alto, la síntesis esta gobernada por la ocurrencia de un sucesivo cambio de fases.

  • Al incrementar la temperatura se obtienen productos mas densos y el tamaño del poro disminuye


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • 2.2.4 Templates (agentes estructurantes)

  • Contribuyen a la formación de la red durante la zeolitización.

  • Influencian la formación del gel y la nucleación

  • Disminuyen el potencial químico de la red formada

  • Contribuye a la estabilidad de la zeolita

  • Afectan la relación Si/AL.

  • No es fácil determinar cual es el agente estructurante requerido para una estructura y composición determinada.

  • Deben tenerse en cuenta criterios de solubilidad en la solución, estabilidad, compatibilidad esterica.


Zeolites and their mechanism of synthesis

  • 2.2.4.1 Moléculas cargadas

  • No solo funcionan como agentes estructurantes sino que también afectan la velocidad de la síntesis.

  • Se usan cationes tal como Na+, Li+, Cs+, K+, Rb+, C2+, Cr2+, TMA+, TEA+, TPA+, etc.

  • 2.2.4.2 Moléculas Neutras

  • La más importante es el agua.

  • Otras que se usan son las aminas.


Zeolites and their mechanism of synthesis

ZEOLITA Y

ZEOLITA A


  • Login