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科学家制备出新型硅酸盐沸石分子筛ZMQ-1
2024年12月13日 11:11:24
来源：化工仪器网 点击量：3914
这种分子筛具有原子级有序且相互连接的介孔通道，为分子筛材料领域的发展提供了新的思路和方向。
【化工仪器网 项目成果】近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员Valentin Valtchev和副研究员卢鹏带领的研究团队，在新型沸石分子筛合成领域取得了突破性进展。这种分子筛具有原子级有序且相互连接的介孔通道，为分子筛材料领域的发展提供了新的思路和方向。
沸石分子筛是一种微孔结晶材料，因其具有规整的孔道结构、较强的酸性和高的水热稳定性，在催化、吸附和离子交换等领域中发挥着重要作用。然而，传统沸石分子筛的微孔尺寸通常小于2纳米，这一特性限制了其在处理更大尺寸分子过程中的应用。因此，开发出具有更大孔径尺寸的沸石分子筛一直是该领域科学家们梦寐以求的目标。
研究团队设计并合成了一种双季磷阳离子作为有机结构导向剂和模板剂。通过利用结构导向和空间填充的双重作用，研究团队首次实现了本征介孔与微孔在原子层面的完美连接，成功制备出了ZMQ-1沸石分子筛。
ZMQ-1分子筛拥有由28×10×10元环构成的三维孔道系统，其中28元环的尺寸达到了22.32×11.84 Å，这一尺寸已成功迈入介孔范畴，意味着大分子可以轻松通过。此外，ZMQ-1分子筛还展现出高的热和水热结构稳定性，以及丰富的酸性催化位点。这些特性使得ZMQ-1在重油催化裂化反应中表现出对轻质燃料(如汽油和柴油)较高的选择性，并且产生的焦炭、液化石油气和干气等产物也较少。
为了解析ZMQ-1分子筛的复杂结构，研究团队与斯德哥尔摩大学的邹晓冬教授合作，利用了一系列先进的表征技术，包括三维旋转电子衍射电镜、X射线粉末衍射、积分差分相位衬度成像透射电镜以及固体核磁共振技术。这些技术不仅成功解析了ZMQ-1的结构，还进一步证实了其独特的介孔结构和稳定的化学性质。
ZMQ-1的成功制备为分子筛材料领域的发展提供了新的思路和方向。其独特的介孔结构和稳定的化学性质有望在大尺寸分子催化转化和吸附分离工业应用中发挥重要作用。此外，该材料在精细化学品生产和气体吸附存储等领域也有广阔的应用前景，不仅可以提高生产效率，还可以减少能源浪费和环境污染。
在“双碳”背景下，ZMQ-1分子筛的发展和应用将为石油化工、煤化工和精细化工的产业升级提供契机。这一研究成果不仅展示了科学家们在分子筛材料领域的创新能力和研究实力，也为未来的科学研究和技术应用提供了新的启示和借鉴。
相关研究成果以A stable zeolite with atomically ordered and interconnected mesopore channel为题，在线发表在《自然》(Nature)上。
参考来源： 青岛生物能源与过程研究所
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