Vědci z Oddělení syntézy a katalýzy Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR popsali syntézu a strukturu dvou nových zeolitů, které byly považovány za „nepřipravitelné“ vzhledem k vysoké energii jejich krystalické mřížky (TZ).

"Ve spolupráci s Katedrou fyzikální a makromolekulární chemie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy a Universitou v St. Andrews jsme využili námi dříve popsaný mechanismus ADOR (Assembly - Disassembly – Organisation – Reassembly; publikováno v Nature chemistry 5, 2013, 628–633; viz odkaz), při kterém byly dvojrozměrné desky zeolitů vzájemně posunuty vůči původnímu postavení. Po jejich následném spojení vznikly nové trojrozměrné krystalické struktury s lichým počtem atomů tvořících vstupní okno do kanálové struktury daného zeolitu," objasňuje kroky přípravy nových zeolitů Jiří Čejka.

"Syntéza zeolitů se standardně provádí hydrotermálním způsobem za přídavku vhodných organických molekul (tzv. templátů) řídících vznik dané zeolitové struktury. V podstatě jde o syntézu metodou pokusů a omylů. Nově popsané dva nové strukturní typy zeolitů, právě uveřejněné v časopise Nature Chemistry, jsou z tohoto pohledu výjimečné. Energie jejich krystalické mřížky je natolik vysoká, že nemohou být připraveny hydrotermálně. Naproti tomu ADOR syntéza založená na manipulaci s dvojrozměrnými deskami zeolitů otvírá cestu k těmto a dalším novým zeolitům," pokračuje Jiří Čejka. Celkem bylo již v Oddělení syntézy a katalýzy ÚFCH JH připraveno 6 nových zeolitů (Obrázek 1), přičemž látky s názvem IPC-9 a IPC-10 jsou dva „vysokoenergetické“ zeolity s lichým počtem atomů vytvářejících menší kanál. Pomocí molekul cholinu se podařilo posunout jednotlivé vrstvy zeolitu vůči sobě a výsledkem následné kalcinaci došlo k jejich propojení přes kyslíkové můstky (IPC-9, kanálové struktura s 10- a 7-četnými kanály). Dalším krokem bylo zabudování dodatečných atomů křemíku do prostoru mezi jednotlivými zeolitovými vrstvami. Následná kondenzace vedla k vytvoření nových Si-O-Si vazeb za vzniku zeolitu IPC-10 (kanály 12- a 9-četné). Syntéza zeolitu UTL byla prováděna na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského ve skupině prof. J. Čejky. Teoretickou existenci těchto nových struktur předpověděl tým Prof. P. Nachtigalla (Přírodovědecká fakulta, UK Praha). Na určení struktur obou nových zeolitů a popisu jejich vlastností se významně podílel také prof. R. Morris se svými kolegy na Universitě v St. Andrews.

Zeolity jsou mikroporézní krystalické hlinitokřemičitany s bohatou kanálovou strukturou a nezastupitelným využitím zejména v adsorpci a v katalýze. Nejdůležitějšími katalytickými aplikacemi jsou zpracování ropy, výroba benzínů, výroba monomerů pro přípravu rozmanitých polymerů a syntéza chemických specialit. Rychlost a selektivita chemických přeměn organických látek v kanálovém systému zeolitů je řízena koncentrací aktivních center a velikostí kanálů, přičemž příliš objemné molekuly se v důsledku své velikosti nemohou těchto reakcí účastnit.

• Press release 26_10_2015 FINAL.pdf (0.47MB)