Om vetenskapen och naturen skulle få ett barn, skulle det säkert vara zeoliten. Denna speciella sten, med sin porösa struktur som fångar vatten inuti, fångar även atomer och molekyler som kan orsaka kemiska reaktioner. Det är därför zeoliter är viktiga som katalysatorer, eller ämnen som påskyndar kemiska reaktioner utan att skada sig själva. Zeoliter utövar sin magi i drog- och energiindustrin och en mängd andra. Med petrokemikalier bryter de ner stora kolvätemolekyler till bensin och vidare till alla typer av petroleumbiprodukter. Tillämpningar som flytande katalytisk krackning och hydrokrackning är starkt beroende av zeoliter.

Så viktig är användningen av zeoliter att för decennier sedan började forskare tillverka dem (syntetiska) i labbet med det totala antalet kristallstrukturer som översteg 250.

Nu har Jeffrey Rimer, professor i kemisk och biomolekylär ingenjörsteknik vid University of Houston, publicerat en recension i Nature Synthesis, en oomtvistad berggrund i det globala zeolitforskningssamhället, Jeffrey Rimer, Abraham E. Dukler. tidskrift som sammanfattar metoder under det senaste decenniet som har använts för att framställa toppmoderna zeoliter med dimensioner i nanostorlek och hierarkiska strukturer.

Resultaten betonar att mindre är bättre och struktur är avgörande.

"Dessa egenskaper är avgörande för deras prestanda i ett brett spektrum av industriella applikationer. Särskilt de små porerna i zeoliter medför diffusionsbegränsningar för processer som involverar katalys eller separationer där små molekyler måste komma åt porer utan hinder från ackumulering av restmaterial som koks, vilket är en kolhaltig avlagring som blockerar porerna", rapporterar Rimer. "Detta kräver nya metoder för att förbereda zeoliter med mindre storlekar och större yta, vilket är en utmanande uppgift eftersom få zeoliter kan förberedas med storlekar mindre än 100 nanometer."

Översiktsartikeln sammanfattar avancerade metoder för att uppnå detta mål, inklusive arbete från Rimers egen grupp om fenade zeoliter, som han uppfann. Zeoliter med fenor är en helt ny klass av porösa katalysatorer som använder unika funktioner i nanostorlek för att påskynda kemin genom att tillåta molekyler att hoppa över de hinder som begränsar reaktionen.

Rimer undersöker också hur framväxten av dataanalys och maskininlärning hjälper zeolitdesign och ger framtidsperspektiv inom detta växande forskningsområde. Det hjälper till att skapa de "nya metoderna" som Rimer föreslår som absolut nödvändiga, vilket resulterar i stora fördelar med att ingjuta beräknings- och big data-analyser för att övergå zeolitsyntes bort från trial-and-error-metoder.

Dessutom kommer att påskynda processen att kristallisera zeoliter, och påskynda reaktionerna hos zeoliterna själva, resultera i många socioekonomiska fördelar, enligt Rimer.

"Förbättrad zeolitdesign inkluderar utvecklingen av förbättrade katalysatorer för energitillämpningar (inklusive framsteg inom alternativ energi), ny teknik för att reglera utsläpp som påverkar miljön och separationer för att förbättra industriella processer med inverkan på petroleumraffinering, produktion av kemikalier och vattenrening." han sa. + Utforska vidare

Brytande av molekylära trafikstockningar med flänsförsedda nanoporösa material