Chemické katalyzátory mohou mít různé tvary, velikosti a formy. Používají se ke snížení energetického prahu potřebného k aktivaci chemické reakce, čímž se zvyšuje rychlost – často o řády. Odhaduje se, že 90 % průmyslově syntetizovaných chemikálií zahrnuje určité použití katalýzy.
Nalezení nejúčinnějších a nejkonkrétnějších katalyzátorů je nezbytnou součástí chemických procesů a ideální je mít katalyzátor, který je snadno dostupný a laditelný pro různé reakce – to je místo, kde skupina zeolitových materiálů září.
Zeolity jsou třídou materiálů s podobným chemickým složením a fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Obvykle jsou směsí molekul oxidu křemičitého, oxidu hlinitého a vody s volně vázanými kladnými ionty, které lze snadno vyměnit za jiné. Tyto kladné ionty, stejně jako unikátní mikroporézní struktura zeolitů, jim umožňuje mít široce použitelné katalytické schopnosti.
Existuje více než 250 známých zeolitových struktur, z nichž 40 je přirozeně se vyskytujících. Každá jedinečná struktura obdrží 3písmenné označení od Mezinárodní komise pro strukturu zeolitů.
Krystaly tvoří opakující se mřížkovou strukturu, kterou lze identifikovat a měřit pomocí krystalografie. Zeolity se mohou pochlubit rozsáhlým povrchem díky svým pórům a mohou adsorbovat širokou škálu kationtů, jako je sodík, vápník, draslík nebo hořčík. Mohou také adsorbovat vodíkové kationty, aby fungovaly jako pevné kyseliny.
První zeolit byl objeven v 18. století, kdy bylo zjištěno, že minerální stilbit uvolňuje při zahřívání značné množství páry. To vedlo k pochopení, že voda může být adsorbována na povrch materiálu. Další studie identifikovala mnoho minerálů v rámci rodiny zeolitů s mnoha různými strukturními konfiguracemi a velikostí pórů.
Zeolity jsou vysoce stabilní, netoxické, opakovaně použitelné a mohou být vyrobeny z extrémně hojných přírodních materiálů. Uměle vyrobené zeolity mohou být syntetizovány zahříváním oxidu hlinitého a oxidu křemičitého hydroxidem sodným, s dalšími templátovými chemikáliemi používanými k vedení struktury krystalu při jeho formování.
Póry každého různého typu zeolitu mohou způsobit přerušení vazeb ve specifických a opakovatelných místech, čímž se maximalizuje požadovaný produkt a minimalizují se jakékoli nežádoucí deriváty. To je zvláště užitečné při recyklaci plastového odpadu, kde póry zeolitu mohou odstřihnout specificky velké molekulární kusy z mnohem většího polymeru, které pak mohou být znovu použity na nové polymery nebo zcela nové materiály. Podobný princip byl úspěšný při přeměně metanu, skleníkového plynu, na metanol.
Tyto fascinující materiály mají také schopnost chovat se jako molekulární síta, filtrující molekulární směsi podle pórů v zeolitové struktuře. Toto vyloučení velikosti umožňuje filtraci a adsorpci různých molekul v závislosti na tom, která z 250 zeolitových struktur je použita. K tomu jsou obvykle preferovány uměle vyrobené zeolity, protože velikost a tvar krystalu lze manipulovat a minerál s menší pravděpodobností obsahuje kontaminanty.
Přes jejich žádoucí vlastnosti může být obtížné s některými zeolity pracovat v průmyslovém měřítku. Aby se tomu zabránilo, byly navrženy kompozitní materiály, aby se maximalizovaly výhody materiálu s méně nevýhodami. Švédští vědci vyvinuli lehký kompozit zeolit-pěna, který si zachovává dostatečnou plochu povrchu zeolitu, aby byl užitečný při selektivní adsorpci oxidu uhličitého a jeho odstraňování z atmosféry. Pěnový rám umožňuje, aby bylo v kontaktu s katalyzátorem více plynu, na rozdíl od konvenčních zeolitových prášků.
Zeolity byly také použity na pomoc při čištění vody, protože krystal může adsorbovat a vyměňovat ionty běžně se vyskytující v tvrdé vodě, jako je vápník a hořčík, a nahrazovat je méně škodlivými alternativami.
Chemwatch se opírá o více než 30 let zkušeností v oblasti chemie a může se pochlubit rozsáhlou knihovnou BL a údajů o látkách. Pro více informací o fyzikálních a chemických vlastnostech látek nebo pro bližší informace o našich službách, prosím kontaktujte Chemwatch tým dnes nebo e-mailem sa***@ch********.net.
Zdroje:
