Casos de aplicación | ¡Bajo voltaje, alta resolución! Aplicación de SEM5000X en la investigación de tamices moleculares

Los tamices moleculares son aluminosilicatos hidratados o zeolitas naturales sintetizados artificialmente con propiedades de tamizado molecular. Tienen poros de tamaño uniforme y canales y cavidades bien dispuestos en su estructura. Los tamices moleculares de diferentes tamaños de poro pueden separar moléculas de diferentes tamaños y formas. Poseen funciones como adsorción, catálisis e intercambio iónico, lo que les otorga un enorme potencial de aplicaciones en diversos campos, como la ingeniería petroquímica, la protección ambiental, la biomedicina y la energía.

En 1925, se informó por primera vez del efecto de separación molecular de la zeolita y la zeolita adquirió un nuevo nombre: tamiz molecular . Sin embargo, el pequeño tamaño de los poros de los tamices moleculares de zeolita limitó su rango de aplicación, por lo que los investigadores centraron su atención en el desarrollo de materiales mesoporosos con tamaños de poros más grandes. Los materiales mesoporosos (una clase de materiales porosos con tamaños de poro que varían de 2 a 50 nm) tienen una superficie extremadamente alta, estructuras de poros regularmente ordenadas y tamaños de poros continuamente ajustables. Desde sus inicios, los materiales mesoporosos se han convertido en una de las fronteras interdisciplinares.

Para los tamices moleculares, el tamaño de las partículas y la distribución del tamaño de las partículas son parámetros físicos importantes que afectan directamente el rendimiento y la utilidad del proceso del producto, particularmente en la investigación de catalizadores. El tamaño del grano de cristal, la estructura de los poros y las condiciones de preparación de los tamices moleculares tienen efectos significativos sobre el rendimiento del catalizador. Por lo tanto, explorar los cambios en la morfología de los cristales de los tamices moleculares, el control preciso de su forma y la regulación y mejora del rendimiento catalítico son de gran importancia y siempre han sido aspectos importantes de la investigación de los tamices moleculares. La microscopía electrónica de barrido proporciona información microscópica importante para estudiar la relación estructura-rendimiento de los tamices moleculares, lo que ayuda a guiar la optimización de la síntesis y el control del rendimiento de los tamices moleculares.

El tamiz molecular ZSM-5 tiene una estructura MFI. La selectividad del producto, la reactividad y la estabilidad de los catalizadores de tamiz molecular de tipo MFI con diferentes morfologías cristalinas pueden variar según la morfología.

Figura 1 (a) Topología del esqueleto de MFI

Las siguientes son imágenes del tamiz molecular ZSM-5 capturadas con el microscopio electrónico de barrido por emisión de campo de alta resolución CIQTEK SEM5000X .

Figura 1(b) Tamiz molecular ZSM-5/500 V/Inlens

SBA-15 es un material mesoporoso común a base de silicio con una estructura de poros hexagonales bidimensionales, con tamaños de poros que suelen oscilar entre 3 y 10 nm. La mayoría de los materiales mesoporosos no son conductores y el método de pretratamiento de recubrimiento comúnmente utilizado (con Pt o Au) puede bloquear los poros a nanoescala, afectando la caracterización de su microestructura.

Por lo tanto, dichas muestras generalmente no se someten a ningún tratamiento previo de recubrimiento, lo que requiere que el microscopio electrónico de barrido tenga capacidad de obtención de imágenes de resolución ultraalta incluso a voltajes extremadamente bajos.

Las siguientes son imágenes del tamiz molecular SBA-15 capturadas con el microscopio electrónico de barrido por emisión de campo de alta resolución CIQTEK SEM5000X.

Figura 2 SBA-15/500V/Inlens

SBA-15/500V/Lente interna

El SEM5000X es un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo de alta resolución con una resolución revolucionaria de 0,6 nm a 15 kV y 1,0 nm a 1 kV.

Equipado con una tecnología de desaceleración en columna, el SEM5000X admite un modo de desaceleración de etapa de muestra opcional para reducir aún más la aberración de la lente y mejorar la resolución de la imagen a bajos voltajes.

El término "desaceleración" se refiere a la aplicación de presión negativa en la etapa de la muestra para desacelerar el haz de electrones de alta energía antes de que alcance la superficie de la muestra. En el modo de desaceleración, mantiene el brillo, la relación señal-ruido y la alta resolución bajo un voltaje de aceleración alto, al tiempo que reduce efectivamente la carga de la muestra con un voltaje de aterrizaje bajo. Además, bajo la influencia del campo eléctrico de desaceleración, los electrones de la señal se aceleran, mejorando la eficiencia de detección de los detectores correspondientes y aumentando la relación señal-ruido de las imágenes de bajo voltaje.