在精細(xì)化工、石油化工、醫(yī)藥衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)等眾多領(lǐng)域具有廣泛用途和巨大應(yīng)用前景的X型沸石是一類硅成分較高的微孔材料，具有優(yōu)良的離子交換、催化和吸附性能，目前主要以燒堿、氫氧化鋁、水玻璃等為原料，采用低溫水熱合成工藝生產(chǎn)。利用高嶺土、鉀長石、浮巖等天然鋁硅酸鹽礦物原料制備X型沸石正受到世界各國的重視。

廣西的紅輝沸石礦規(guī)模大、品位好、白度高、價格低廉。礦石經(jīng)粉磨、酸洗、過濾、烘干等預(yù)處理后，所得酸處理紅輝沸石可作為制備沸石分子篩的優(yōu)質(zhì)原料。以它為原料，采用水熱法已成功制備了A型和P型沸石，現(xiàn)也以酸處理紅輝沸石為原料，采用水熱法制備X型沸石粉體，并利用XRD，SEM，IR等手段對制備過程進(jìn)行表征。X型沸石晶體的結(jié)晶習(xí)性X型沸石屬于等軸晶系，晶體中的基本結(jié)構(gòu)基元是[Al—O4]5-和[Si—O4]4-四面體。

對水溶液、高溫溶液和熔體中生長晶體的溶液、熔體結(jié)構(gòu)基元研究后發(fā)現(xiàn)，其中均存在著與晶體結(jié)構(gòu)中相同的負(fù)離子配位多面體結(jié)構(gòu)基元，而且在不同溫度和不同pH值條件下，負(fù)離子配位多面體可以相互聯(lián)結(jié)成不同維度的生長基元，其維度可以大于一個晶胞，并已具晶體結(jié)構(gòu)雛形的特征。

X型沸石在水熱條件下非受迫狀態(tài)生長，[Al—O4]5-和[Si—O4]4-四面體(圖5a)相互聯(lián)結(jié)形成四元環(huán)和六元環(huán)(圖5b)，而后由四元環(huán)和六元環(huán)再相互聯(lián)結(jié)成大維度的生長基元六方柱籠和β籠(圖5c)，β籠是按金剛石的晶體那樣相互聯(lián)結(jié)的。用β籠代替金剛石結(jié)構(gòu)中的碳原子，相鄰的β籠之間通過六方柱籠相接，這樣每個β籠用4個六元環(huán)按四面體方向與其它β籠相接，就形成了X型沸石的晶體結(jié)構(gòu)，如圖5d所示。這樣，每個X型沸石晶體的單位晶胞內(nèi)有4個由四個β籠構(gòu)成的四面體。在一個晶胞中包含了4個β籠四面體，四面體的棱與晶軸a相交成45°，它的方位與表面結(jié)構(gòu)上互相垂直的兩組生長紋(見圖3e)是吻合一致的。

從[110]方向觀察，可以見到四面體在八面體o{111}面族上的是以β籠四面體的頂角或面顯露。四面體的結(jié)晶方位在該面上表現(xiàn)為三角形的結(jié)構(gòu)花紋，見圖3e。與此同時，尚可見到四面體的一個邊在水平方向分布，它與{110}面族上的水平橫紋是相對應(yīng)的。從β籠四面體的聯(lián)結(jié)方向和在各個面族上顯露的軌跡與晶體各個面族上表面結(jié)構(gòu)相互對應(yīng)來看，恰好說明晶體的表面結(jié)構(gòu)花紋是四面體在各個晶面上疊合的軌跡。X型沸石的結(jié)晶形態(tài)與表面結(jié)構(gòu)都充分表明，X型沸石的生長習(xí)性與β籠四面體的聯(lián)結(jié)方向密切相關(guān)。

負(fù)離子配位多面體生長基元理論模型指出：晶體的生長基元為負(fù)離子配位多面體，晶體的結(jié)晶形態(tài)與負(fù)離子配位多面體在各個面族上疊合的穩(wěn)定性密切相關(guān)，以頂角相聯(lián)結(jié)時穩(wěn)定性最高，生長速率快，該面族最易消失;以面相聯(lián)結(jié)時穩(wěn)定性差，該面族生長速率慢則頑強顯露;以棱相聯(lián)結(jié)時聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定性尚好，該面族的生長速率居中。單獨的β籠四面體在a{100}面族上是以頂角相聯(lián)結(jié)，在d{110}面族上是以2個頂角相聯(lián)結(jié)，在o{111}面族上可有3個頂角相聯(lián)結(jié)。β籠四面體在各個面族上聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定性順序：{100}<{110}<{111}，所以生長速率的順序是{100}<{110}<{111}。由上可知，{111}面族在溫度和壓力較低時生長速率快，容易消失；其次為d{100}，a{100}生長速率最慢，故經(jīng)常顯露。

因此，X型沸石晶體常見的單形主要為立方體a{100}，其次為菱形十二面體d{110}。

β籠四面體是X型沸石晶體的結(jié)構(gòu)單元，根據(jù)β籠四面體在晶體中的聯(lián)結(jié)方向和在各個面族上的聯(lián)結(jié)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，即可對X型沸石的結(jié)晶形態(tài)和結(jié)構(gòu)花紋的形成機理得到統(tǒng)一的認(rèn)識。迄今為止，已有的晶體生長理論模型對生長基元是原子、離子還是分子還是含糊不清，負(fù)離子配位多面體生長基元理論模型認(rèn)為晶體生長基元為負(fù)離子配位多面體，從A型沸石的取向連生形成機理和X型沸石的結(jié)晶習(xí)性可以看出，生長基元維度有時可以大于負(fù)離子配位多面體，并具有晶體穩(wěn)態(tài)面顯露的形態(tài)，負(fù)離子配位多面體相互聯(lián)結(jié)已具有短程有序的結(jié)構(gòu)特征。

結(jié)論

(1)以酸處理紅輝沸石為主要原料，采用水熱法，從酸處理紅輝沸石堿鋁酸鈉水體系中制備了X型沸石粉體。反應(yīng)混合物的室溫陳化是制備純X型沸石的關(guān)鍵，水熱反應(yīng)6h是制備X型沸石的最佳晶化時間，所制得的X型沸石粉體晶形完整，粒度2～3μm，分布均勻。

(2)X型沸石的成核和晶體生長過程為：前驅(qū)物溶解形成了硅(鋁)氧四面體，硅(鋁)氧四面體形成多元環(huán)，多元環(huán)相互套構(gòu)形成β籠等結(jié)構(gòu)，進(jìn)而聚集反應(yīng)形成晶核和納米粒子，再由納米粒子聚合生長成微米晶粒，微米晶粒繼續(xù)長大。

(3)X型沸石晶體的表面結(jié)構(gòu)花紋是β籠四面體在各個面族上疊合的軌跡，與β籠四面體的聯(lián)結(jié)方向相互對應(yīng)，β籠四面體在各個面族上聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定性順序為{100}<{110}<{111}，因此，X型沸石晶體的結(jié)晶習(xí)性與β籠四面體的聯(lián)結(jié)方向及其在各個面族上的聯(lián)結(jié)穩(wěn)定性密切相關(guān)。