Fortschritte in der Theorie und deren Anwendung im Bereich der Zeolithchemie

Zeolite sind vielseitige und faszinierende Materialien, die für eine Vielzahl von Industrien von entscheidender Bedeutung sind, aufgrund ihrer einzigartigen strukturellen und chemischen Eigenschaften, die die Grundlage für Anwendungen in der Gastrennung, Ionenaustausch und Katalyse bilden. Angesichts ihrer wirtschaftlichen Auswirkungen gibt es einen starken Anreiz für die intelligente Gestaltung neuer Materialien mit verbesserten Funktionalitäten, um das beste Material für eine gegebene Anwendung zu erhalten. In den letzten Jahrzehnten hat sich das theoretische Modellieren auf ein Niveau entwickelt, auf dem das modellgestützte Design in Reichweite gekommen ist. Wesentliche Hürden wurden überwunden, um diesen Punkt zu erreichen, und fast alle zeitgenössischen Methoden in der computerbasierten Materialchemie werden aktiv im Bereich der Modellierung von Zeolithchemie und -anwendungen verwendet. Die Integration komplementärer Modellierungsansätze ist notwendig, um zuverlässige Vorhersagen und Rationalisierungen aus der Theorie zu erhalten. Eine enge Synergie zwischen Experimentatoren und Theoretikern hat zu einem tiefen Verständnis der Komplexität des vorliegenden Systems geführt, aber auch die Identifizierung von Mängeln in den aktuellen theoretischen Ansätzen ermöglicht. Inspiriert von der Bedeutung der Zeolithcharakterisierung, die jetzt auf Einzelatom- und Einzelmolekülebene aus Experimenten durchgeführt werden kann, hat die computerbasierte Spektroskopie in der letzten Dekade an Bedeutung gewonnen. In diesem Übersichtsartikel werden die meisten der derzeit verfügbaren Modellierungswerkzeuge vorgestellt und an den herausforderndsten Problemen der Zeolithwissenschaft veranschaulicht. Richtungen für zukünftige Modellentwicklungen werden gegeben.