Молекулярные сита

Молекулярные сита (англ. Molecular sieve) - материалы с регулярной системой пор, как правило, размером 0,2 — 2 нм, позволяющей разделять компоненты смеси в зависимости от размера и формы их молекул. К молекулярным ситам относят пористые материалы различного состава и структуры, имеющие поры с размерами, сопоставимыми с размерами молекул. Примерами типичных молекулярных сит являются некоторые металлосиликаты (в том числе, цеолиты), алюмофосфаты, углеродные материалы, металлоорганические каркасные структуры и др. Молекулярные сита применяются, в основном, в качестве селективных сорбентов и катализаторов. Первые молекулярные сита, обладающие порами нанометрового размера, были получены в 1992 году исследователями американской компании Mobile Research and Development Corporation. Им удалось синтезировать семейство материалов на основе диоксида кремния, в которых поры размером 3 нм были строго упорядочены, а их размер в пределах материала не отличался более чем на 5%. Сформировать такую структуру оказалось возможным с помощью темплатного метода, используя мицеллы различных поверхностно-активных веществ (ПАВ) в качестве шаблона, на котором проходило образование сетки диоксида кремния. Удаление темплата из сформировавшегося каркаса приводило к образованию упорядоченных полостей такого же размера и формы, как органическая мицелла. Дальнейшее развитие метода и использование различных темплатов позволило синтезировать хорошо упорядоченные и однородные гексагональные, кубические и ламеллярные структуры. Кроме того, поскольку размер мицелл определяется длиной «углеводородного хвоста» образующих их молекул ПАВ, то, изменяя ее, удалось расширить возможные размеры пор получаемых молекулярных сит практически на весь «мезо» диапазон пористости – от 2 до 50 нм. Уникальные свойства мезопористых материалов привлекают к ним пристальное внимание. Действительно, молекулярные сита в полной мере оправдали возложенные на них надежды – они применяются в качестве катализаторов и носителей для катализаторов, адсорбентов, селективных мембран, а также матриц для получения однородных по размеру наноструктур и большого числа функциональных и композиционных наноматериалов.

Микропористая молекулярная структура цеолита, ZSM-5

Тезаурус

Молекулярные сита (Molecular sieve)

Тематический раздел (поле):  Функциональные наноматериалы, Композитные наноматериалы, Конструкционные наноматериалы

Функциональный разряд:  Объект

Аскрипторы: Мезопористые молекулярные сита

Отношения  иерархические (род-вид):  Молекулярные сита → Нанопористые поверхности (пористые поверхности с наноразмерными порами) → Нанопористые материалы → Наноструктурированные материалы → Структуры объектов, относящихся к сфере нанотехнологий, их свойства → Наноматериалы

Отношения ассоциативные:  Молекулярные сита ~ Мезопористый материал, Композиционные материалы, Катализатор, Микропоры, Молекулярная фильтрация, Сорбент, Цеолит, Селективные мембраны, Наноструктуры

Литература по теме:

1. Sudhir Joshi, James R. Fair (November 1988). "Adsorptive drying of toluene". Ind. Eng. Chem. Res. 27 (11): 2078–2085.
2. Fieser and Fieser, Reagents for Organic Synthesis, Vol. 1, Wiley, New York, 1967, p. 703.
3. Breck, D.W. J. Chem. Ed., 41, 678 (1964).
4. Szostak R. Molecular Sieves. Principles of Synthesis and Identification. - New York: Van Nostrand Reinhold, 1989.
5. В. Г. Ильин, А. В. Швец, П. С. Яремов, Н. Д. Лысенко, Н. А. Ярошенко, Ф. М. Бобонич «Некоторые подходы к структурообразованию и функционализации молекулярных сит», Нефтехимия, том 49, №1 (2009) с.26-32.
6. Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 368 с.
7. Статья Molecular sieve из Википедии, свободной энциклопедии. Доступно под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike.