Q2. ゼオライトの骨格構造?

A2.

ゼオライトの骨格構造は、International Zeolite Association(国際ゼオライト学会)によりデータベース化されており、アルファベット大文字3個からなる構造コードが与えられています。(http://www.iza-structure.org/databases/)。
この構造コードは骨格の幾何構造のみを指定するものであり、組成や格子定数が異なっても幾何構造が等しければ同じ構造コードに含まれます。現在その数は2011年2月時点で日本からの新規ゼオライト二つ(構造コードGONとCDO)を含め194種類です。
しかし、工業的に利用されているゼオライトはわずか10種類程度です。代表的なゼオライトの細孔の幾何学的データと骨格構造を幾何学的データと骨格構造を下に示します。幾何学的データは、チャンネルの方向、員環数、孔径の大きさ(長径と短径をÅで書く、1Å=0.1nm=1×10-10m)、チャンネルの次元数を示す星印の数で一組をなしています。
もし、チャンネルが2組あれば順に書き、互いに交差していない場合は縦線、交差している場合は矢印で両者の関係を表しています。

構造コード 名称
理想化学組成
細孔構造
骨格構造
LTA A型
|Na+12(H2O)27|8 [Al12Si12O48]8
<100>8 4.1×4.1***
FER フェリエライト
|Mg2+2Na+2(H2O)18|[Al6Si30O72]
[001]10 4.2×5.4*<->[010]8 3.5×4.8*
MWW MCM-22
| H+2.4Na+3.1|[Al0.4B5.1Si66.5O144]
⊥[001]10 4.0×5.5**|⊥[001]10 4.1×5.1**
MFI ZSM-5
|Na+n(H2O)16|[AlnSi96-nO192]
{[100]10 5.1×5.5 <->[010]10 5.3×5.6}***
シリカライト
骨格構造中に Alを含まないだけで、細孔構造はZSM-5と同じ
MOR モルデナイト
|Na+8(H2O)24|[Al8Si40O96]
{[001]12 6.5×7.0* <-> {[010]8 3.4×4.8
<-> [001]8 2.6×5.7}*
LTL L型
|K+6Na+3(H2O)21|[Al9Si27O72]
[001]12 7.1×7.1*
FAU Y型、X型
|(Ca2+,Mg2+,Na+2)29(H2O)240|[Al58Si134O384]
<111>12 7.4×7.4***
*BEA ベータ型
|Na+7|[Al7Si57O128]
<100>12 6.6×6.7**<->[001]12 5.6×5.6*

注1)とは、[hkl]と結晶学的に等価な方向をすべて表す。
注2)*BEAの*は3種の構造の類似した多型の混晶であることを表す。
注3)骨格構造はゼオライト中のT原子(ケイ素やアルミニウム)の位置を線でつないで表示したもので、酸素原子、水、陽イオンは省略してあります。

(表 各種ゼオライトの理想化学組成、細孔の幾何学的データおよび骨格構造
出典:Ch. Baerlocher, W.M Meier and D.H. Olson,
“Atlas of Zeolite Framework Types”, Fifth Revised Edition, Elsevier, (2001).)


(図 様々な細孔構造を持つゼオライト)