Insights into the Chemistry of Organic Structure-Directing Agents in the Synthesis of Zeolitic Materials

این جلد ویرایش شده بر شیمی میزبان-میهمان مولکول های آلی و سیستم های معدنی در طول سنتز (ساختار-جهت) تمرکز دارد. مولکول‌های آلی سال‌هاست که در سنتز چارچوب‌های نانومتخلخل زئولیتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. افزودن این مولکول‌های آلی به مخلوط‌های سنتز زئولیت، نظم خاصی از واحدهای معدنی اطراف آنها را تحریک می‌کند که مسیر تبلور را به سمت یک نوع چارچوب خاص هدایت می‌کند. از این رو آنها را عوامل هدایت کننده ساختار می نامند. استفاده از آنها امکان کشف تعداد بسیار زیادی چارچوب و ترکیبات جدید زئولیت را فراهم کرده است.

این جلد جنبه‌های اصلی استفاده از مولکول‌های آلی را به‌عنوان عوامل هدایت‌کننده ساختار برای سنتز زئولیت‌ها، شامل ابتدا مقدمه‌ای از مفاهیم اصلی، سپس دو فصل را پوشش می‌دهد که به‌روزرسانی‌های پیشرفته را پوشش می‌دهد. تکنیک‌هایی که در حال حاضر برای درک پدیده هدایت ساختار (محل مکان‌یابی مولکول‌ها توسط XRD و تکنیک‌های مدل‌سازی مولکولی) استفاده می‌شوند. جدیدترین روندها در انواع مولکول های آلی مورد استفاده به عنوان عوامل هدایت کننده ساختار نیز ارائه شده است، از جمله استفاده از مجتمع های فلزی، استفاده از مولکول های غیر مبتنی بر آمونیوم (عمدتا ترکیبات مبتنی بر فسفر) و نقش شیمی فوق مولکولی. در طراحی عوامل جدید هدایت کننده ساختار آلی بزرگ تولید شده توسط خود تجمعی. علاوه بر این، این جلد به بررسی آخرین تحقیقات در تلاش برای انتقال ماهیت نامتقارن مولکول‌های کایرال آلی مورد استفاده به عنوان عوامل هدایت ساختار به شبکه زئولیت برای تولید چارچوب‌های انانتیو انتخابی کایرال، یکی از بزرگترین چالش‌های امروزی در شیمی مواد می‌پردازد.

این جلد جذابیت بین‌رشته‌ای دارد و محققان جامعه زئولیت را با علاقه عمومی به مواد ریز متخلخل، که نه تنها دانشمندان زئولیت، بلکه همچنین محققانی را که بر روی مواد چارچوب فلزی-آلی کار می‌کنند، درگیر می‌کند. مفاهیم تحت پوشش همچنین برای محققانی که روی کاربرد مواد پس از کپسوله‌سازی مولکول‌های مورد علاقه در درمان‌های پس سنتزی کار می‌کنند، جالب خواهد بود. علاوه بر این، این کار جنبه‌های اصلی شیمی میزبان-میهمان را در مواد قالب‌بندی آلی- معدنی ترکیبی بررسی می‌کند، که همه انواع موادی را که در آنها مولکول‌های آلی به‌عنوان الگو استفاده می‌شوند و در مواد معدنی با ساختار چارچوب (ترکیبات درون‌آلی) محدود می‌شوند را پوشش می‌دهد. بنابراین حجم آن به جامعه وسیع‌تر شیمی مواد نیز مرتبط است.

This edited volume focuses on the host-guest chemistry of organic molecules and inorganic systems during synthesis (structure-direction). Organic molecules have been used for many years in the synthesis of zeolitic nanoporous frameworks. The addition of these organic molecules to the zeolite synthesis mixtures provokes a particular ordering of the inorganic units around them that directs the crystallization pathway towards a particular framework type; hence they are called structure-directing agents. Their use has allowed the discovery of an extremely large number of new zeolite frameworks and compositions.

This volume covers the main aspects of the use of organic molecules as structure-directing agents for the synthesis of zeolites, including first an introduction of the main concepts, then two chapters covering state-of-the-art techniques currently used to understand the structure-directing phenomenon (location of molecules by XRD and molecular modeling techniques). The most recent trends in the types of organic molecules used as structure-directing agents are also presented, including the use of metal-complexes, the use of non-ammonium-based molecules (mainly phosphorus-based compounds) and the role of supramolecular chemistry in designing new large organic structure-directing agents produced by self-aggregation. In addition the volume explores the latest research attempting to transfer the asymmetric nature of organic chiral molecules used as structure-directing agents to the zeolite lattice to produce chiral enantioselective frameworks, one of the biggest challenges today in materials chemistry.

This volume has interdisciplinary appeal and will engage scholars from the zeolite community with a general interest in microporous materials, which involves not only zeolite scientists, but also researchers working on metal-organic framework materials. The concepts covered will also be of interest for researchers working on the application of materials after encapsulation of molecules of interest in post-synthetic treatments. Further the work explores the main aspects of host-guest chemistry in hybrid organo-inorganic templated materials, which covers all types of materials where organic molecules are used as templates and are confined within framework-structured inorganic materials (intercalation compounds). Therefore the volume is also relevant to the wider materials chemistry community.