Als de wetenschap en de natuur een baby zouden krijgen, zou het zeker de zeoliet zijn. Deze speciale rots, met zijn poreuze structuur die water binnenin vasthoudt, vangt ook atomen en moleculen op die chemische reacties kunnen veroorzaken. Daarom zijn zeolieten belangrijk als katalysatoren, of stoffen die chemische reacties versnellen zonder zichzelf schade toe te brengen. Zeolieten werken hun magie in de drugs- en energie-industrie en een hele reeks anderen. Met petrochemicaliën breken ze grote koolwaterstofmoleculen af ​​tot benzine en verder tot allerlei aardoliebijproducten. Toepassingen zoals gefluïdiseerd katalytisch kraken en hydrokraken zijn sterk afhankelijk van zeolieten.

Het gebruik van zeolieten is zo belangrijk dat wetenschappers decennia geleden begonnen ze (synthetische) in het laboratorium te maken met een totaal aantal kristalstructuren van meer dan 250.

Nu, een onbetwist fundament in de wereldwijde zeolietonderzoeksgemeenschap, heeft Jeffrey Rimer, Abraham E. Dukler, hoogleraar chemische en biomoleculaire engineering aan de Universiteit van Houston, een recensie gepubliceerd in de Nature Synthesis tijdschrift waarin de methoden van de afgelopen tien jaar worden samengevat die zijn gebruikt om ultramoderne zeolieten te bereiden met nano-afmetingen en hiërarchische structuren.

De bevindingen benadrukken dat kleiner beter is en dat structuur van cruciaal belang is.

"Deze eigenschappen zijn van cruciaal belang voor hun prestaties in een breed scala van industriële toepassingen. Met name de kleine poriën van zeolieten leggen diffusiebeperkingen op voor processen met katalyse of scheidingen waarbij kleine moleculen toegang moeten krijgen tot de poriën zonder obstructie van de ophoping van restmaterialen zoals cokes, die is een koolstofhoudende afzetting die de poriën blokkeert", meldt Rimer. "Dit vraagt ​​om nieuwe methoden om zeolieten met kleinere afmetingen en een groter oppervlak te bereiden, wat een uitdagende taak is omdat er maar weinig zeolieten kunnen worden bereid met afmetingen van minder dan 100 nanometer."

Het overzichtsartikel vat geavanceerde methoden samen om dit doel te bereiken, waaronder het werk van Rimer's eigen groep over zeolieten met vinnen, die hij heeft uitgevonden. Zeolieten met vinnen zijn een geheel nieuwe klasse van poreuze katalysatoren die unieke eigenschappen van nanogrootte gebruiken om de chemie te versnellen door moleculen de hindernissen te laten overslaan die de reactie beperken.

Rimer onderzoekt ook hoe de opkomst van data-analyse en machinaal leren zeolietontwerp helpen en biedt toekomstperspectieven in dit groeiende onderzoeksgebied. Dat helpt bij het vormen van de "nieuwe methoden" die Rimer suggereert als noodzakelijk, wat resulteert in grote voordelen van het inbrengen van computationele en big data-analyses om zeolietsynthese over te hevelen van trial-and-error-methodologieën.

Bovendien zal het versnellen van het proces van kristallisatie van zeolieten, en het versnellen van de reacties van de zeolieten zelf, volgens Rimer veel sociaaleconomische voordelen opleveren.

"Verbeterd zeolietontwerp omvat de ontwikkeling van verbeterde katalysatoren voor energietoepassingen (inclusief vooruitgang in alternatieve energie), nieuwe technologieën voor het reguleren van emissies die van invloed zijn op het milieu en scheidingen om industriële processen te verbeteren die van invloed zijn op aardolieraffinage, productie van chemicaliën en waterzuivering," hij zei. + Verder verkennen

Moleculaire files doorbreken met nanoporeuze materialen met vinnen