Abstract

The step by step thermal dehydration process of the zeolites mordenite from Pashan (Poona, India) (Na3.51K0.14Ca1.89Mg0.09Sr0.01)[Fe3+0.03Al7.40Si40.53O96] · 27.26H2O, has been studied in situ by synchrotron powder diffraction. The time-resolved experiment was performed using a translating imaging plate system. The structure refinements by full profile Rietveld analysis were performed in the Cmcm space group in the temperature range from 25 to 830°C. The results of structure refinements indicate that the slight cell-volume contraction (∼ 1.9%) is related to the release of water molecules from the channels: above 375°C, the water loss lead to an enlargement of the 8-membered ring parallel to [010], which occurred by a flattening of T3-O9-T3 and T4-O4-T3 bridges. The dehydration process is reflected not only in the content of water molecules in the zeolite channel, but also in the temperature behaviour of the unit cell parameters. The cell parameters b and c decreased regularly as the temperature rose, whereas a decreased up to 400°C then increased up to 630°C, and finally decreased until the end of experiment. The removal of water molecules was accompanied by a spreading of the initial Ca sites into many positions bonded to the framework oxygens. The increased interaction with the framework oxygens of Ca sites was intimately related to the distortion of the 12-ring which is in turn related to the lengthening of the a cell parameter.

Abstract

Il processo di disidratazione termica “step by step” della zeolite mordenite proveniente da Pashan (Poona, India) (Na3.51K0.14Ca1.89Mg0.09Sr0.01)[Fe3+0.03Al7.40Si40.53O96] · 27.26H2O, è stato studiato in situ mediante diffrazione da polveri con luce di sincrotrone. L'esperimento con risoluzione temporale è stato condotto utilizzando il sistema dell'imaging plate traslante. Il raffinamento strutturale mediante analisi Rietveld a profilo completo, è stato condotto nel gruppo spaziale Cmcm nell'intervallo di temperatura 25–830°C. I risultati del raffinamento strutturale indicano che la leggera contrazione di volume della cella (∼1.9 %) è associata alla perdita delle molecole di acqua attraverso il sistema di canali: a temperature superiori ai 375°C, l'allontanamento dell'acqua comporta un allargamento dell'anello a 8-tetraedri parallelo a [010], associato all'appiattimento dei ponti T3-O9-T3 and T4-O4-T3. Il processo di disidratazione provoca non solo variazioni nel contenuto di acqua, ma anche variazioni dei parametri di cella. In particolare, mentre i parametri b and c diminuiscono regolarmente all'aumentare della temperatura, il parametro a diminuisce fino a 400°C per poi aumentare fino a 630°C, e diminuire regolarmente fino alla fine dell'esperimento. L'allontanamento delle molecole di acqua è associato alla migrazione dei cationi Ca i quali, legandosi agli atomi di ossigeno dell'impalcatura tetraedrica, provocano la distorsione dell'anello a 12 tetraedri, e l'aumento del parametro di cella a.

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