沸石可以改變水分子的形狀

一組美國研究人員透過觀察沸石的奈米級晶體，已經證明沸石可以改變水分子的形狀和行為。沸石是主要由鋁、矽和氧製成的化合物。它們在化學中被廣泛用作分子大小的篩子或海綿。這是因為沸石晶體的物理結構：它們充滿了小孔。這些孔的大小為奈米或更小，這使得它們小了一千倍，細菌無法透過，但大小正好適合分子。

沸石也被用於催化化學反應，美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究人員使用一些光譜技術檢查了幾種不同沸石中的水，這些沸石的孔徑從0.3奈米到1.3奈米不等。他們發現，當孔隙小於0.65奈米時，水分子會發生一些奇怪的事情。因為它們一次只能穿過一個沸石孔，所以分子形成了單列鏈。這些一維鏈與普通的“散裝”水具有不同的化學性質。當沸石用於催化稱為“環氧化”的化學反應時，它們的行為也有所不同：將一種稱為烯烴的化學物質轉化為環氧化物。

我們發現沸石孔隙中的小水分子簇附近的化學反應速率高於沒有水或塊狀水的那些水分子，研究人員DavidFlaherty對此解釋。

當鏈狀水結構不得不重組以適應反應分子時，它導致了速率的意外，而這就理解為什麼催化劑、溶劑和反應物的某些組合導致比其他組合更高的速率的重要難題。研究人員表示，這些資訊將幫助他們在未來設計更好的沸石催化劑。