مهندسی اندازه حفره های نانوکریستال های زئولیت 5a سنتز شده از کائولن توسط روش میکروامولسیون و بررسی جذب آن به وسیله پارافین های بلند زنجیر

زئولیت ها آلومینوسیلیکات های کریستالی با ساختمان قفسی شکل هستند که حفره هایی با شکل یکنواخت و اندازه ی میکرو دارند. اندازه ی حفره های زئولیت ها بین 2 تا 13 انگسترم می باشد که نزدیک به اندازه مولکولی بیشتر ترکیبات شیمیایی است، بنابراین این مواد می توانند برای جداسازی انتخابی مواد شیمیایی بر اساس اندازه و شکل مولکولی بکار روند. زئولیت ها به طور موفقیت آمیزی به عنوان غربال مولکولی برای بسیاری از کاربردهای تجاری مثل خشک نمودن گازها و حلال ها، جداسازی آلکان های نرمال از ایزوآلکان ها، سیکلوآلکان ها و آروماتیک-ها به کار رفته اند. این مواد قابلیت استفاده در دما و فشار بالا و همچنین محیط های فعال شیمیایی را دارند و همین علت استفاده از آن ها در راکتورهای کاتالیستی می باشد. اندازه حفره های زئولیت های مختلف به صورت غیر پیوسته افزایش می یابد و خاصیت جذبی و انتخابگری این مواد به اندازه حفره هایشان وابسته است. به همین علت اصلاح اندازه حفره های زئولیت های موجود به این منظورکه آن ها را برای جداسازی-های خاص مناسب سازد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مهندسی اندازه حفره های زئولیت می تواند بعد از ستنز زئولیت به وسیله اصلاح درونی یا بیرونی توسط واکنش های شیمیایی، جذب اولیه مولکول های قطبی، رسوب شیمیایی بخار و فرایندهای روکش دهی مشابه، عملیات حرارتی و یا تبادل یونی با یون های مناسب و همچنین استفاده از روش میکروامولسیون در طی مراحل سنتز انجام شود. میکروامولسیون شامل قطره های کوچک آب در روغن یا روغن در آب می باشد که با کپسوله کردن یک گونه درون ماده فعال سطحی به وجود می آید. به طور کلی یک میکروامولسیون شامل ماده فعال سطحی، ماده روغنی، ماده فعال سطحی کمکی و آب می باشد. به علت وجود همزمان آب و روغن در میکروامولسیون، استفاده از این روش در سنتز زئولیت دو مزیت دارد، از یک جنبه میکروامولسیون به عنوان نانو راکتور عمل می کند و از جنبه ی دیگر ماده فعال سطحی صفحات کریستالی کریستال در حال رشد را هماهنگ نموده و رشد کریستال ها را تحت تاثیر قرار می دهد. در این کار تحقیقاتی نانوکریستال های زئولیت 5a با استفاده ازکائولن به عنوان ماده ی اولیه و توسط روش میکروامولسیون تولید شده اند و اثر پارامترهای مرتبت از جمله نسبت واکنش گرها و شدت امواج فراصوتی روی اصلاح نانوساختارها بررسی شده است. همچنین زئولیت 4a تحت تبادل یونی با کلرید قلع قرار گرفت تا زئولیت sn-a با اندازه حفره های بزرگتر تولید شود. آنالیز xrf برای مشخص نمودن نسبت sio_2/al_2 o_3 موجود در کائولن به کار گرفته شد و xrd، sem و edx برای تاکید کریستاله بودن زئولیت، درجه خلوص فازها و ساختمان کریستال ها مورد استفاده قرار گرفت. سپس بهترین نمونه برای تست جذب توسط یک برش کروسین شامل هیدروکربن های پارافینی c_(10-) c_13 انتخاب شد و نتایج جذب و غربال گری نمونه تولید شده توسط دستگاه gc-mass مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می-دهد که میکروامولسیون باعث افزایش سرعت تشکیل کریستال ها می شود، به طوری که تشکیل زئولیت 4a در بعضی موارد بعد از 2 ساعت شروع شده است، در حالی که بدون وجود میکروامولسیون گاهی تا 12 ساعت به طول می انجامد. همچنین نشان داده شد که امواج فراصوت اثر بسیار جالبی در کاهش اندازه کریستال های تشکیل شده دارند. روش میکروامولسیون- امواج فراصوتی باعث تولید کریستال های کوچکتر، یکنواخت تر، خالص تر، با حفرات بزرگتر و ظرفیت تبادل کلسیم بیشتر درمقایسه با روش های متداول سنتز و روش های متداول هم زدن شده است.