Hostname: page-component-77c89778f8-m42fx Total loading time: 0 Render date: 2024-07-18T22:43:33.187Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Properties of the Zeolite, Faujasite, Substitutional Series: A Review with New Data

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

Dennis N. Stamires
Dennis N. Stamires*
Affiliation:
International Applied Science, Inc., 4630 Campus Drive, Newport Beach, California 92660, U.S.A.
Get access Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

New information is presented relating to the hydrothermal stability, lattice parameters, and adsorptive, electrical, and catalytic properties of synthetic and natural faujasite. Present concepts concerning the nature and relationship of synthetic and natural faujasite are restated to be consistent with the experimental evidence and the developed physical model. The major structural and physicochemical properties reflect the close similarities and smooth gradations expected of substitutional members of a continuous series. The existing division of the range (2–6) of SiO2/Al2O3 mole ratios (S/A) at 3 into two compositional subranges is shown to be unjustifiable and rather misleading. Individual compositions from these two subranges do not represent distinctly different zeolite species; instead, it is demonstrated that they are members of a continuous series with smoothly changing properties over the studied range of SiO2/Al3O3. Some of the properties of the natural mineral faujasite are found to be very similar to those of the synthetic analogs with the same SiO2/Al2O3 mole ratio.

Finally, a plea is made for a uniform nomenclature which will serve to identify specific (single) compositions (instead of ranges of compositions); reflect the continuity, close similarities and interrelationships in their main structural and physicochemical properties; and also identify the characteristics of the faujasite group.

Kurzreferat

Kurzreferat

Neue Erkenntnisse bezüglich der hydrothermalen Stabilität, der Gitterparameter, sowie der adsrptiven, elektrischen und katalytischen Eigenschaften von synthetischem und natürlichem Faujasit werden mitgeteilt. Gegenwärtige Vorstellungen, die die Natur und das Verhältnis von synthetischem und natürlichem Faujasit betreffen, werden als im Einklang mit den experimentellen Ergebnissen und dem entworfenen physikalischen Modell befunden. Die wichtigsten strukturellen und physikochemischen Eigenschaften spiegeln die große Ähnlichkeit und den fließenden Übergang wider, die für die Substitutionsglieder einer kontinuierlichen Reihe zu erwarten sind. Die bestehende Aufteilung des Bereiches (2 bis 6) der SiO2/Al2O3-Molekularverhältnisse (S/A) bei 3 in zwei Unterber eiche der ZU.S.A.mmensetzung wird als ungerechtfertigt und eher irreführend hingestellt. Die individuellen ZU.S.A.mmensetzungen innerhalb dieser beiden Unterbereiche stellen keine eindeutig verschiedenen Zeolith-Arten dar. Es wird vielmehr gezeigt daß sie innherhalb des untersuchten SiO2/Al2O3-Bereiches Glieder einer kontinuierlichen Reihe mit fließend wechselnden Eigenschaften sind.

Einige der Eigenschaften des natürlichen Minerals Faujasit erwiesen sich als denjenigen der analogen synthetischen Minerale mit dem gleichen SiO2/Al2O3-Molekularverhältnis sehr ähnlich.

Schließlich wird für eine einheitliche Nomenklatur eingetreten, die dazu dienen soll, spezfische (Einzel-) ZU.S.A.mmensetzungen (an Stelle der ZU.S.A.mmensetzungsbereiche) zu identifizieren, die Kontinuität sowie die große Ahnlichkeit und die engen Wechselbeziehungen ihrer wichtigsten strukturellen und physikochemischen Eigenschaften widerzugeben und die Merkmale der Faujasit-Gruppe zu bestimmen.

Резюме

Резюме

Приводится новая информация относительно гидротермической стабильности, параметров решетки, адсорбции, и о электрических и каталистических свойствах синтетического и естественного фоязита. Современное представление о соотношении синтетического и естественного фоязита вновь формулируется, чтобы оно соответствовало экспериментальным доказательствам и разработанной физической модели. Главные структурные и физикохеми-ческие характеристики отражают близкое сходство и гладкие градации, которые можно ожидать от замещаемых элементов непрерывной серии. Существующее разделение классификации (от 2 до 6) SiO2/Al2O3 с мольным отношением (S/А) в 3 на два оказывается неоправдм-вается и вводит в заблуждение. Индивидуальные текстуры этих двух подгрупп не представляют ясно различающихся цеолитовых пород; зато продемонстратировали, что они являются членами непрерывной серии с гладко переходящими характеристиками, как видно по изученному SiO2/Al2O3. Нашли, что некоторые характеристики естественного минерального фоязита очень похожи на синтетическую модель с тем же мольным отношением SiO2/Al2O3.

В заключение выдвигается предложение на единообразную терминологию, которая может служить для идентификации характерной композиции (вместо ряда композиций); и отразит непрерывность, близкие сходства и взаимоотношение в их главных структурных и физико-химических свойствах, и также идентифицирует особенности фоязитной группы.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 21 , Issue 5 , October 1973 , pp. 379 - 389
Copyright
Copyright © 1973 The Clay Minerals Society

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Barrer, R. M., Baynham, J. W., Bultitude, F. W. and Meier, W. M., (1959) Hydrothermal chemistry of silicates—VIII. Low temperature crystal growth of aluminosilicates and of some gallium and germanium analogues J. Chem. Soc. (Lond.) 195–208.Google Scholar
Barrer, R. M., Bultitude, F. W. and Sutherland, J. W., (1957) Structure of faujasite and properties of its inclusion complexes with hydrocarbons Trans. Farad. Soc. 53 1111.CrossRefGoogle Scholar
Baur, W. H., (1964) On the cation and water positions in faujasite Amer. Mineral. 49 697–704.Google Scholar
Baur, W. H. and Nowacki, W., (1958) Uber die kristall-struktur des faujasites Neues Jahrb. Mineral. Monatsh. 193–200.Google Scholar
Bergerhoff, G., Koyama, H. and Nowacki, W., (1956) Zur kristall-struktur der mineralien der chabasit und der faujasitgruppe Experentia 12 418–419.CrossRefGoogle Scholar
Breck, D. W. (1964) Crystalline zeolite Y, U.S. Patent 3, 130,007 April 21, (1964). Affidavit for the above patent, dated Feb. 27 (1963). Crystalline molecular Sieves: J. Chem. Educ. 41, 678–689.Google Scholar
Breck, D. W. and Flanigen, E. M., (1968) Synthesis and properties of Union Carbide zeolites L, X and Y Molecular Sieves. London Society of Chemical Industry 28–38.Google Scholar
Broussard, R. L. and Shoemaker, D. P., (1960) The structures of molecular sieves J. Am. Chem. Soc. 82 1041–1051.CrossRefGoogle Scholar
Damour, A., (1844) Der Faujasite live neue, Mineral-Gattung Jahrb. Mineral 72–73.Google Scholar
Dempsey, E., Kühl, G. H. and Olson, D. H., (1969) Variation of the lattice parameter with aluminum content in synthetic sodium faujasites. Evidence for ordering of the framework ions J. Phys. Chem. 73 387–390.CrossRefGoogle Scholar
Dempsey, E., (1968) Calculations on model zeolite crystals Molecular Sieves. London Society of Chemical Industry 293.Google Scholar
Freeman, D. C. and Stamires, D. N., (1961) Electrical conductivity of synthetic crystalline zeolites J. Chem. Phys. 35 799–806.CrossRefGoogle Scholar
Kimberlin, C. N. and Gladrow, E. W., (1961) Hydrocarbon conversion catalyst U.S. Patent 2 971.Google Scholar
Milton, R. M., (1959) Molecular Sieves Adsorbents U.S. Patent 2 882.Google Scholar
OLSON, D., (1969) The crystal structure of the zeolite hydrogen faujasite Journal of Catalysis 13 2 221–231.CrossRefGoogle Scholar
Rabo, J. A., Pickert, P. E., Stamires, D. N. and Boyle, J. E., (1960) Molecular sieve catalysts in hydrocarbon reactions .Google Scholar
Rabo, J. A., Pickert, P. E. and Boyle, J. E., (1966) Hydrocarbon conversion process with the use of a Y type crystalline zeolite U.S. Patent 3 236.Google Scholar
Schoonheydt, R. and Uytterhoeven, J. B., (1969) Electrical conductivity study on synthetic faujasites types X and Y Clay Minerals 8 71–85.CrossRefGoogle Scholar
Singer, L. S. and Stamires, D. N., (1965) Trace ferromag-netism in zeolites J. Chem. Phys. 42 3299.CrossRefGoogle Scholar
Smith, J. V. (1971) Faujasite-Type Structures: Aluminosilicate framework: Positions of cations and molecules: Nomenclature. Advances in Chemistry 101, Amer. Chem. Soc., Washington, D.C., 1971.Google Scholar
Stamires, D. N., (1960) Electrical properties of synthetic zeolites .Google Scholar
Stamires, D. N., (1962) Effect of adsorbed phases on the electrical conductivity of synthetic crystalline zeolites J. Chem. Phys. 36 3174.CrossRefGoogle Scholar
Stamires, D. N., (1965) E.S.R. of atomic hydrogen adsorbed on porous crystals Bull. Amer. Phys. Soc. 10 700.Google Scholar
Stamires, D. N., (1968) E.S.R. studies of magnetic centers in faujasite type crystal structures produced by ionising radiation Molecular Sieves. London Society of Chemical Industry 328.Google Scholar
Stamires, D. N. and Turkevich, J., (1963) Electron Spin Resonance of molecules adsorbed on synthetic zeolites J. Am. Chem. Soc. 86 749–757.CrossRefGoogle Scholar
Stamires, D. N. and Turkevich, J., (1964) Electron Spin Resonance of -γ-Irradiated synthetic zeolites J. Amer. Chem. Soc. 86 757–761.CrossRefGoogle Scholar
Szymanski, H. A., Stamires, D. N. and Lynch, R., (1960) I.R. spectra of water sorbed on synthetic zeolites J. Opt. Soc. Am. 50 1323–1328.CrossRefGoogle Scholar
Turkevich, J., Nozaki, F. and Stamires, D. N., (1964) Studies on Nature of Active Centers and Mechanism of Heterogeneous Catalysis. Amsterdam North Holland Publishing Co..Google Scholar
Uytterhoeven, J. F., Christner, L. G. and Hall, W. K., (1965) Studies of the hydrogen held by solids—VIII. The decationated zeolites J. Phys. Chem. 69 2117–2126.CrossRefGoogle Scholar
Wright, A. C., Rupert, J. P. and Granquist, W. T., (1968) High and low silica faujasites: A substitutional series Amer. Miner. 53 1293–1303.Google Scholar
Wright, A. C., Rupert, J. P. and Granquist, W. T., (1969) High and low silica faujasites: An addendum Amer. Miner. 54 1484–1490.Google Scholar