ゼオライトの結晶化のヘテロ原子操作：Zn-fauをインターゾーライト変換に対して安定化する

準安定ゼオライトの調製は、多くの場合、限られた範囲の合成条件に限定されており、これは、結晶構造を安定させるために有機物を欠く市販の合成に例示されています。有機構造指導剤がない場合、インターゼーライトの変換は、望ましくない製品や不純物につながる可能性のある一般的な現象です。多くの研究では、ゼオライトの特性を調整する手段として、ゼオライトフレームワークにおけるSiおよびALの代替要素（ヘテロ原子）の置換を調査しています。ただし、インターゼリットの変換に対するヘテロ原子の影響と、ゼオライトの結晶化に対するそれらの付随的な影響を体系的に調査した研究は比較的少ない。この研究では、最も商業的に関連するゼオライトの1つであり、熱力学的にメタスト可能な構造であるFaujasite（FAU）の等構造を調製する方法を調べます。多価要素の調査では、亜鉛が高温でFAUを安定化し、ゼオライトジスモンディン（GIS）への頻繁な変換を阻害することができることが明らかになりました。実験的研究と計算研究を組み合わせて、亜鉛はケイ酸塩を隔離することにより、成長混合の化学的性質を変えることを示します。亜鉛ヘテロアトムは、FAUフレームワークに積み込まれた調整を受けて組み込まれています。私たちの集合的な調査結果は、FAUからGISインターゾーライト変換の原動力の改善された理解を提供します。ここでは、ヘテロ原子（亜鉛など）が広範囲の合成条件でゼオライトFAUを安定させることができることが観察されます。ヘテロ原子置換されたゼオライトへの関心の高まりを考えると、亜鉛含有FAUを準備するこのアプローチは、より広範なゼオライト構造に適用可能であることが証明される可能性があります。

The preparation of metastable zeolites is often restricted to a limited range of synthesis conditions, which is exemplified in commercial syntheses lacking organics to stabilize the crystal structure. In the absence of an organic structure-directing agent, interzeolite transformation is a common phenomenon that can lead to undesirable products or impurities. Many studies have investigated the substitution of Si and Al in zeolite frameworks with alternative elements (heteroatoms) as a means of tailoring the properties of zeolites; however, relatively few studies have systematically explored the impact of heteroatoms on interzeolite transformations and their concomitant effects on zeolite crystallization. In this study, we examine methods to prepare isostructures of faujasite (FAU), which is one of the most commercially relevant zeolites and also a thermodynamically metastable structure. A survey of multivalent elements revealed that zinc is capable of stabilizing FAU at high temperatures and inhibiting its frequent transformation to zeolite gismondine (GIS). Using combined experimental and computational studies, we show that zinc alters the chemical nature of growth mixtures by sequestering silicates. Zinc heteroatoms incorporate in the FAU framework with a loading-dependent coordination. Our collective findings provide an improved understanding of driving forces for the FAU-to-GIS interzeolite transformation where we observe that heteroatoms (e.g., zinc) can stabilize zeolite FAU over a broad range of synthesis conditions. Given the growing interest in heteroatom-substituted zeolites, this approach to preparing zinc-containing FAU may prove applicable to a broader range of zeolite structures.