選択的分離のための吸着剤としての超ゼオライトGIS多型の合成戦略

調整可能な物理化学的特性を備えたゼオライトの設計は、吸着、分離、触媒、薬物送達など、商用用途でのパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。ゼオライト合成には、通常、特定の細孔トポロジを持つ結晶を生成するために、有機構造指向剤が必要です。ゼオライトを調製する商業的に実行可能な方法を実現するために、合成から有機物を除去しようとする試みは、しばしば不純物の形成につながります。ここでは、小孔ゼオライトP（GIS）、P1、およびP2の2つの多型の有機フリー合成を提示します。吸着測定と密度の官能理論計算の組み合わせを使用して、GIS多型が他の光ガス（H2、N2、CO2など）と比較してH2 Oの選択的吸着剤であることを示します。我々の調査結果は、GIS型ゼオライトがCO2分離/隔離のための優れた材料であると仮定して、以前の理論的研究に反論します。また、P2はP1よりも大幅に熱安定性があり、これにより、商用用途でのGIS型ゼオライトの動作条件が広がり、触媒作用などのプロセスでの潜在的な使用を調査するための新しい手段を開きます。

Designing zeolites with tunable physicochemical properties can substantially impact their performance in commercial applications, such as adsorption, separations, catalysis, and drug delivery. Zeolite synthesis typically requires an organic structure-directing agent to produce crystals with specific pore topology. Attempts to remove organics from syntheses to achieve commercially viable methods of preparing zeolites often lead to the formation of impurities. Herein, we present organic-free syntheses of two polymorphs of the small-pore zeolite P (GIS), P1 and P2. Using a combination of adsorption measurements and density functional theory calculations, we show that GIS polymorphs are selective adsorbents for H2 O relative to other light gases (e.g., H2 , N2 , CO2 ). Our findings refute prior theoretical studies postulating that GIS-type zeolites are excellent materials for CO2 separation/sequestration. We also show that P2 is significantly more thermally stable than P1, which broadens the operating conditions for GIS-type zeolites in commercial applications and opens new avenues for exploring their potential use in processes such as catalysis.