浙江大学肖丰收教授课题组综述: 沸石分子筛的理论设计合成

沸石分子筛，作为一类重要的微孔晶体，在催化、离子交换、吸附、分离等领域有着非常广泛的应用。通常，沸石分子筛是在有机模板剂存在下通过试错法进行合成，不仅导致合成环境不友好，而且费时费力。近年来，研究者们发展了许多新路径来设计合成沸石分子筛，使得合成绿色、廉价、简单、高效。

近日，浙江大学化学工程与生物工程学院肖丰收教授课题组受邀在SCIENCE CHINA Chemistry发表了题为“Theoretical Design for Zeolite Synthesis”的综述文章，详细介绍了近年来沸石分子筛理论设计合成的最新进展。

本文中，作者详述的最新进展如下：（1）设计新型低成本有机模板剂导向沸石分子筛合成。主要通过理论计算辅助的手段将有机模板剂与分子筛结构进行匹配从而实现定向制备，介绍了SSZ-13、SSZ-52、HPM-1等沸石分子筛在低成本有机模板剂导向下定向合成。（2）设计无有机模板剂路线合成沸石分子筛。主要通过分析有机模板剂的作用机制，提出添加晶种替代有机模板剂的成核。在富铝沸石分子筛的合成中，无机阳离子充当孔道填充剂；在富硅沸石分子筛的合成中，环境友好的乙醇充当孔道填充剂。介绍了Beta、MTT、MSE等富铝沸石分子筛和MFI、MTT、TON等富硅沸石分子筛的无有机模板剂路线合成。（3）设计无溶剂路线合成沸石分子筛。主要通过分析水在晶化中的作用，提出了不添加水即无溶剂路线实现沸石分子筛的制备。介绍了MFI、Beta、CHA、AEL等多种沸石分子筛的合成。（4）设计新型沸石分子筛转晶路线合成沸石分子筛。主要介绍了新型低成本转晶路线合成SSZ-39沸石分子筛以及通过新型转晶路线（ADOR）制备IPC、IPC-4等多种新结构沸石分子筛。（5）沸石分子筛的形貌低成本调控新方法。主要通过理论计算辅助的方式进行沸石分子筛的形貌低成本地调控。介绍了pentasil和FER沸石分子筛的形貌定向调控。

虽然研究人员在沸石分子筛设计合成方面取得了较好地进展，但是还是有不少问题需要解决。比如，在形貌调控中，调控的沸石分子筛种类还非常有限；很多沸石分子筛在实验室很容易制备出来，但是其商业化却受限。考虑到沸石分子筛的大规模生产可以产生巨大的经济效益和社会效益，设计更多的绿色高效路线制备沸石分子筛不论对基础研究还是工业应用都非常有利。因此，在理论设计合成沸石分子筛方面需要做更多的努力。

详见：Qinming Wu, Huimin Luan & Feng-Shou Xiao. Theoretical design for zeolite synthesis. Sci. China Chem., 2022, doi:10.1007/s11426-022-1307-5。点击左下角“阅读原文”可免费阅读和下载全文。

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作者简介

吴勤明 2016年6月毕业于浙江大学化学系获理学博士学位；2016年10月至2019年3月于浙江大学材料学院从事博士后研究；2019年4月至2020年3月于日本富山大学从事博士后研究。2020年10月入职浙江大学化学工程与生物工程学院，任副研究员。主要研究方向包括：沸石材料的新型合成路线、新型模板导向合成沸石材料、沸石材料的工业放大生产以及其在环境和能源等方向的应用。

肖丰收 浙江大学求是特聘教授，博士生导师。1983年在吉林大学获得学士学位，1990年获得博士学位 (吉林大学、大连化物所以及日本北海道大学联合培养)，后在美国加州大学Davis分校从事博士后研究，1996年任吉林大学教授，2009年入职浙江大学。目前担任亚洲太平洋催化理事会(APACS)秘书长、中国催化学会委员、中国分子筛学会委员、Industrial & Engineering Chemistry Research副主编、ChemCatChem，J. Energy Chem.和Catalysis Surveys from Asia 编委等职。其主要研究方向为沸石分子筛的绿色合成、针对能源和环保的沸石催化剂开发。

课题组网页：http://www.chem.zju.edu.cn/xiaofs/