Design of zeolite materials with tailored interlayer structure and tunable textural properties

Abstract

V posledních deseti letech germanosilikátové zeolity přitahovaly velkou pozornost vědců. Důvodem pro tento zájem jsou jedinečné strukturní vlastnosti germanosilikátů, které zahrnují zeolity UTL, UOV, ITH, IWR, IWW a CIT-13. Struktury těchto materiálů obsahují křemíkové vrstvy spojené jednotkami "double four ring" (D4R), které jsou přednostně obsazeny atomy germania. Hydrolytická nestabilita chemických vazeb Ge-O ve srovnání s vazbami Si-O v zeolitech nabízí možnost kontrolovatelné selektivní transformace germanosilikátů na nové typy zeolitů včetně jejich 2D analogů. Tato disertační práce se zabývá modifikací struktury a texturních vlastností germanosilikátů s použitím různých způsobů postsyntetické modifikace: ADOR (Assembly - Disassembly - Organization - Reassembly) přeměnou a postsyntetickou degermanací a aluminací. Práce byla vypracována na Oddělení syntézy a katalýzy Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i. pod vedením Dr. Maksyma Opanasenka a prof. Jiřího Čejky. První metodou postsyntetické úpravy materiálů byla v této práci syntéza zeolitů pomocí ADOR přeměny. Studium germanosilikátů UOV, CIT-13 a IWR, které obsahují D4R jednotky bohaté na germanium umožnilo rozšířit skupinu IPC materiálů o 3 nové zeolity (IPC-12, IPC-13 a IPC-17) a potvrdit univerzálnost této techniky. Struktura...

Germanosilicate zeolites attracted a lot of attention during the last decade. The reason for such interest is related to the unique structural properties of germanosilicates, which include zeolites of UTL, UOV, ITH, IWR, IWW, and CIT-13 types. The frameworks of these materials can be described as Si-rich layers connected by double four ring (D4R) units preferentially occupied by Ge atoms. Hydrolytic instability of Ge-O bonds in mentioned frameworks compared with Si-O bonds in conventional zeolites gives the opportunity for controllable chemically selective transformation of the germanosilicate frameworks towards novel types of zeolites including their 2D analogues. This PhD thesis focuses on modification of the structure and textural properties of germanosilicates using different ways of post-synthesis treatment: the ADOR (Assembly - Disassembly - Organization - Reassembly) transformation and post-synthesis degermanation and alumination. Presented work was carried out in the Department of Synthesis and Catalysis at J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry in Prague under the supervision of Dr. Maksym Opanasenko and advising of Prof. Jiři Čejka. First way of post-synthesis treatment applied in this work was the recently developed method of zeolite synthesis - the ADOR transformation....