Nature Comm.: 气相输运重构合成分子筛研究取得进展

海归学者发起的公益学术平台

分享信息，整合资源

交流学术，偶尔风月

沸石分子筛是一类具有均匀微孔的多孔材料，其孔径与分子大小相当，因而可依其孔径大小来筛选分流各种流体分子，广泛应用于气体分离、催化等工业领域。合成不同孔径不同结构的分子筛材料是该领域的研究重点。

近日，中国科大罗震林副研究员与捷克查理大学Opanasenko教授等人合作，在利用气相输运重构技术合成新分子筛的研究中取得重要进展，相关结果以“Vapor-phase-transport rearrangement technique for the synthesis of new zeolites”为题，于2019年11月4日在线发表在Nature Communications (《自然•通讯》)上。

水热法可以在高温高压条件下合成多种结构沸石分子筛，是最常见的合成方法，但因其可控性差，难于合成特定目标结构分子筛。本课题中，研究人员在ADOR（assembly–disassembly–organisation–reassembly）技术基础上（Chem. Soc. Rev., 2015,44, 7177），以IWW型硅锗分子筛为前躯体，在盐酸气氛下水解相对不稳定的富锗t-cub结构得到中间产物IPC-18P，再通过热处理合成了IPC-18新型分子筛结构，此方法可拓展至其他结构分子筛的合成。难得的是，研究人员通过设计原位反应装置，采用同步辐射衍射XRD和吸收谱XANES技术，原位研究了材料在水解和热处理过程中的结构演化，揭开了反应过程的“黑匣子”，为该课题的机理研究提供了重要支撑，为未来设计其他结构分子筛的合成路径提供了参考。

图1：从IWW分子筛到新型IPC-18分子筛合成示意图

根据XRD与XANES的表征结果（图2），研究人员分析发现，IWW硅锗分子筛的HCl气相水解过程经历了三个阶段：1）从反应开始到2分钟这个时间段，富Ge四面体快速水解并引发晶格畸变；2）2-12分钟，Ge原子从晶格脱出并伴随晶体结构的重构；12分钟以后，Si-O层进行较缓慢的层间重构直到得到稳定的中间产物IPC-18P。在热处理阶段，IPC-18P的Si-O层重新以S4R单元连接，形成贫Ge的IPC-18分子筛结构。本文不仅明确了IWW分子筛转化为新型IPC-18分子筛过程中的结构演化机理，并且为合成其他分子筛材料提供了一个很好的理论和实验参考。

图2：(a)IWW硅锗分子筛原位水解过程和(b)IPC-18P热处理过程中的原位XRD图谱;IWW分子筛在HCl气相水解过程中的(c)晶格参数和(d)Ge K吸收边能量随时间的演化；(e)从IWW到IPC-18的演化示意图

该论文通讯作者是中国科大国家同步辐射实验室罗震林副研究员和捷克查理大学Opanasenko教授。该工作得到国家重点研发计划（2016YFA0300102）和国家自然科学基金（11675179, 11434009）等项目的资助，上海同步辐射光源BL14B、BL19U2和北京同步辐射光源1W1B实验站为课题开展提供了实验条件。

点击“阅读原文”查看论文原文。

扩展阅读

 甲醇制烯烃反应中分子筛催化剂的最先进合成策略
武大首创声子晶体的谷输运, 实现无障碍传输
通过屈曲和扭转实现可重构三维微结构
直击顶尖科研工作，二维TMC材料合成全纪实

本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容

媒体转载联系授权请看下方