V současné době představuje velmi závažný problém znečištění vzduchu oxidy dusíky (tzv. NOx) pocházejícími z automobilové dopravy. Zatímco odstraňování NOx ze spalin zážehových (benzínových) motorů nepředstavuje v současnosti technický problém, technologie pro čištění výfukových plynů z dieselových (naftových) motorů sice již byla také zvládnuta, ale splnění přísnějších norem vyžaduje intenzivní vývoj nových katalyzátorů. V současnosti je v případě čištění dieselových spalin používána metoda selektivní katalytické redukce oxidů dusíku čpavkem pomocí katalyzátoru na bázi zeolitů.
Zeolity jsou složité hlinitoktřemičitany s třírozměrnou krystalovou mřížkou tvořící systém kanálů nebo dutin s póry velikostí odpovídají menším molekulám. Různé uspořádání SiO4 tetraedrů pak poskytuje celou řadu různých velikostí a uspořádáním kanálů nebo propojených dutin. Protože jsou zeolity hlinitokřemičitany, část tetraedrů ve struktuře zeolitu představují AlO4– tetraedry, které mají negativní náboj. Ten je kompenzován pozitivním nábojem kationtu umístěným mimo krystalovou mřížku zeolitu, který pak hraje roli katalytického centra.
V případě spalin dieselových motorů představuje značný technický problém tvorba uhlíkatých úsad v katalyzátoru. Ty musí být občas odstraněny vypálením za vysoké teploty, které ale výrazně snižuje životnost katalyzátoru. Velmi výhodným řešením tohoto problému se jeví příprava deNOx katalyzátoru na základě zeolitu SSZ-13. Tento materiál má tak malé vstupní vstupy do kanálového systému, že do něj nemohou vstoupit molekuly nespálených uhlovodíků. Je tak možné eliminovat tvorbu uhlíkatých úsad a připravit deNOx katalyzátor s velkou účinností a životností.
Vzhledem k tomu, že zeolit SSZ-13 je relativně nový typ zeolitu, jeho syntéza je stále otevřená pro vývoj nových, výhodnějších postupů přípravy. Jednou z nich je syntéza intrazeolitickou přeměnou, kdy jako zdroj pro syntézu SSZ-13 slouží jiný, dostupný zeolit. Při této metodě je velmi podstatná otázka, jak velké strukturní bloky jsou přenášeny z výchozího zeolitu do produktu. Přenos velkých strukturních bloků vede k jednoznačnému požadavku na jejich přítomnost a zároveň zachovává organizaci hliníku v mřížce původního zeolitu, což může v některých případech také představovat nevýhodu, protože katalytické vlastnosti zeolitu závisí nejen na jeho struktuře, ale i organizaci hliníku v ní, protože aktivní centra jsou v zeolitu stabilizována s hliníkovými atomy. Přenos pouze malých strukturních jednotek by představoval výhodu z hlediska požadavků na vstupní materiál, ale absence přenosu distribuce hliníku je dvousečná, někdy může být výhodná, někdy ne.
Našemu týmu se podařilo na základě našich unikátních syntézních postupů připravit zeolit SSZ-13 ze zeolitů s tak sledované nukleární magnetickou rezonancí pevného stavu jako značky přenosu jednotlivých strukturních jednotek ze suroviny do produktu. Zjistili jsme, že v případě syntézy zeolitu SSZ-13 nedochází k přenosu větších stavebních bloků, například šestibokých prizmat nebo celých kruhů. K syntéze SSZ-13 tak lze použít libovolný zeolit, podobnost strukturních jednotek není nutná. Zároveň jsou ale přenášeny tak velké lineární hlinitokřemičitanové řetězce, že dochází k zachování distribuce hliníku. To otvírá možnost použít tento způsob pro syntézy zeolitu SSZ-13 s požadovaným uspořádáním hliníku v jeho krystalové mřížce.
Synthesis of the Zeolites from SBU: An SSZ-13 Study,K. Mlekodaj, J. Olszowka, V. Pashkova, P. Klein, R. Karcz, M. Bernauer, M. Urbanova, J. Dedecek, Chem. Mater., 33 (2021) 1781-1788.