SDA-freeベータ型ゼオライトの構造と結晶成長機構Micro Structure Analysis and Crystal Growth Mechanism for Beta Zeolite Synthesised without OSDA
一般財団法人ファインセラミックセンター ナノ構造研究所Japan Fine Ceramics Center, Nanostructures Research Laboratory ◇ 〒456-8587 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目4番1号
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SDAを使用しないで作製されたベータ型ゼオライトの微細構造を,透過型電子顕微鏡(TEM)法によって観察した。観察の結果,観察試料はBEA相とBEB相が‹001›方向に非常に短い周期で入れ替わって積層する特徴的な構造を有していた。このBEAおよびBEB相の積層数を数え上げたところ,BEA相とBEB相の積層数は同じではなく,BEA : BEB=45 : 55(出現頻度の比)であった。また,両相が連続して出現する層数とそれが観察される回数を比較し統計的に整理したところ,両相が上記出現頻度を前提として,完全にランダムに積層していることが確認された。これは,最も確率的に発生し易い構造が出現していることを,つまりはエントロピーが最大(自由エネルギーが最小)になるように化学平衡を保持して結晶が形成されたことを暗示している。本稿では,この結果に基づいて,SDA-freeベータ型ゼオライトの結晶成長機構についても仮説を提案する。
We examined the crystalline and microstructures of zeolite beta crystals synthesised without an OSDA using transmission electron microscope (TEM). The HRTEM images obtained allow the associated ring and channel structures to be identified individually and suggest a random stacking of BEA and BEB building units during crystal growth along ‹001› direction. Different layer stackings of various thicknesses can be readily distinguished. The number of contiguous BEB and BEA lamellae can thus be counted directly based on the switch in orientation of these multi-membered ring layers. Using this direct method for a number of micrographs, the ratio of BEA : BEB lamellae was calculated to be 45 : 55. Further, the distribution of number of contiguous BEB and BEA lamellae measured from TEM micrographs is in agreement with distribution theoretically calculated under assumed to be completely random. In other words, the multilayer structure is formed by a simple stochastic process when no OSDA is used. That is, the results suggest that the crystal is grown while maintaining the state where the free energy is minimized (chemical equilibrium state). In this article, we also suggest a hypothesis of the crystal growth mechanism of the SDA-free beta type zeolite based on this result.
キーワード:構造規定剤;透過電子顕微鏡;ベータ型ゼオライト;積層構造;結晶成長
Key words: SDA-free; TEM; zeolite beta; stacking structure; crystal growth
© 2017 日本ゼオライト学会© 2017 Japan Zeolite Association
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