硅铝分布规律建模在无序网状硅酸盐中的应用——以GIS骨架型沸石为例

研究人员通过分析网状硅酸盐中有序和无序的硅/铝(Si/Al)分布，提出了一种基于标记商图中最大独立集相互关系的新方法。该研究揭示了特定无序亚结构"alveoli"与完全有序区域共存的微观机制，并以比基塔石(bikitaite)、菱沸石(chabazite)和方沸石(analcime)为例，重点研究了GIS骨架型天然沸石。研究证实最大独立性原则可解释硅铝分布的有序/无序状态，其结论与已发表的29Si魔角旋转核磁共振(MAS NMR)数据高度吻合。

　　

这项研究将网状硅酸盐中硅铝(Si/Al)分布规律的分析推向新高度。通过标记商图网络的最大独立集分析，科研人员不仅捕捉到完全有序区域的存在，更首次发现被称为"肺泡结构(alveoli)"的特殊无序亚结构。以比基塔石(bikitaite)、菱沸石(chabazite)和方沸石(analcime)为研究对象，团队建立了一套完整的分析方法，并成功应用于GIS骨架型天然沸石体系。

研究亮点在于运用最大独立性原则，完美解释了硅铝分布的奥秘：既阐明了硅铝石(gismondine)和钠沸石(amicite)的有序相形成机制，又揭示了加罗石(garronite)和高宾石(gobbinsite)的无序相本质。特别值得一提的是，人工合成的无序相Na-P2也被纳入研究体系。所有结论都与²⁹Si魔角旋转核磁共振(MAS NMR)的实验数据高度吻合，为理解硅酸盐微观结构提供了全新视角。

研究过程中，团队还创新性地提出了"部分有序"的微观域概念，通过图示化展示(见图1)铝阳离子在无序网状硅酸盐中的分布规律，将最大独立性和最高对称性这两个关键理论完美融合。这些发现不仅深化了对沸石材料结构的认识，更为新型分子筛材料的设计提供了理论依据。