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NSR专题:分子筛科学新纪元(特邀编辑:于吉红、赵东元)

The following article is from 中国科学杂志社 Author 《国家科学评论》

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分子筛是一类晶态微孔材料,其骨架由四面体单元TO4(T=Si, Al, P等,或少部分含TO5、TO6单元)组成。分子筛因其独特的多孔结构和功能,成为石油化工、煤化工中重要的催化剂,也是脱水、分离和CO2捕集等过程中重要的吸附剂。近年来,随着合成化学的发展,表征技术和理论计算方法的进步,以及跨学科的融合,全球分子筛研究正在经历一个新高潮。


分子筛是一类晶态微孔材料,其骨架由四面体单元TO4(T=Si, Al, P等,或少部分含TO5、TO6单元)组成。分子筛因其独特的多孔结构和功能,成为石油化工、煤化工中重要的催化剂,也是脱水、分离和CO2捕集等过程中重要的吸附剂。近年来,随着合成化学的发展,表征技术和理论计算方法的进步,以及跨学科的融合,全球分子筛研究正在经历一个新高潮。

近期,《国家科学评论》(National Science Review,NSR)出版了分子筛科学新纪元”专题,由吉林大学于吉红院士和复旦大学赵东元院士担任特邀编辑,共收录11篇论文,内容涵盖了分子筛科学的最新发展和未来研究的关键问题。


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专题篇目

Special Topic: New Era of Zeolite Science

GUEST EDITORIAL
Preface to special topic on new era of zeolite science
编者按:“分子筛科学新纪元”专题
Jihong Yu, Dongyuan Zhao
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac157. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac157

在这篇编者按中,两位特邀编辑简介了这一领域的发展历史与最新进展以及专题中的1篇观点文章、3篇研究论文、5篇综述论文和1篇访谈。

 于吉红

赵东元  


INTERVIEW

Frontiers in zeolites: towards establishing a new discipline of condensed matter chemistry—an interview with Ruren Xu
Wenfu Yan
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac056.‍ https://doi.org/10.1093/nsr/nwac056‍

闫文付教授代表NSR就分子筛领域的新进展和未来发展前景等问题采访了徐如人院士。本次采访恰逢徐先生90华诞,谨以此文献上祝福,并致敬他在分子筛科学、现代无机合成化学和凝聚态化学新学科方面作出的突出贡献。

  徐如人


PERSPECTIVE

Exploration, explanation and exploitation of hydroxyls in zeolite
对分子筛中羟基的探索、研究和利用
Eddy Dib, Edwin B Clatworthy, Hugo Cruchade, Izabel C Medeiros-Costa, Nikolai Nesterenko, Jean-Pierre Gilson, Svetlana Mintova
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac081. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac081

如何确定各类羟基在分子筛结构中的精确位置,并对其进行调控,以提高材料的催化、吸附等性能?本文对此进行了阐述。

Eddy Dib

Svetlana Mintova 


RESEARCH ARTICLE

Enzymatic and chemo-enzymatic strategies to produce highly valuable chiral amines from biomass with ω-transaminases on 2D zeolites
利用二维分子筛上的ω-转氨酶,从生物质合成高值手性胺的“酶和化学酶”策略
J Miguel Carceller, Karen S Arias, Maria J Climent, Sara Iborra, Avelino Corma
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac135. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac135

本研究将化学催化剂和酶催化剂相耦合,开发了一种两步半连续方法,以生物质中的羰基化合物为原料,可以合成出制药业中的重要中间体:手性胺。

Sara Iborra

Avelino Corma 


Unraveling templated-regulated distribution of isolated SiO4 tetrahedra in silicoaluminophosphate zeolites with high-throughput computations
Yan Li, Chao Shi, Lin Li, Guoju Yang, Junyan Li, Jun Xu, Qinfen Gu, Xingxing Wang, Ji Han, Tianjun Zhang, Yi Li, Jihong Yu
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac094. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac094

本研究利用模板剂分子设计,从原子尺度上对SAPO分子筛中的Si原子分布进行调控,结合高通量计算与先进表征技术阐明了模板剂分子调控Si分布的可能机制。

 李乙


Multiscale dynamical cross-talk in zeolite-catalyzed methanol and dimethyl ether conversions
Shanfan Lin, Yuchun Zhi, Zhiqiang Liu, Jiamin Yuan, Wenjuan Liu, Wenna Zhang, Zhaochao Xu, Anmin Zheng, Yingxu Wei, Zhongmin Liu
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac151. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac151

本研究揭示了SAPO-34分子筛催化甲醇二甲醚转化过程中“反应—扩散—催化剂”之间的多尺度动态交互作用机制,涵盖了从CHA笼(分子尺度)到单个催化剂晶粒尺度再到催化剂床层尺度的动态行为。

  魏迎旭

刘中民  


Dynamic confinement of SAPO-17 cages on the selectivity control of syngas conversion
Haodi Wang, Feng Jiao, Yi Ding, Wenjuan Liu, Zhaochao Xu, Xiulian Pan, Xinhe Bao
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac146. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac146

本研究在合成气催化转化方面取得了最新进展,发现在“氧化物-分子筛”双功能催化合成气转化中存在一个诱导期,其中分子筛的动态限域作用调控了产物的选择性。

  焦峰

潘秀莲  

 包信和


REVIEW
Emerging analytical methods to characterize zeolite-based materials
表征分子筛基材料的新型分析方法
Sophie H van Vreeswijk, Bert M Weckhuysen
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac047. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac047

本文对近年来新出现的研究分子筛材料性质和催化行为的先进分析方法进行了综述,包括原子探针层析技术、扫描透射X射线显微镜、共聚焦荧光显微镜、光致力显微镜等,也探讨了各种传统光学技术在该领域的新应用。

  Bert M Weckhuysen


Targeted synthesis of zeolites from calculated interaction between zeolite structure and organic template
中文报道:理论计算指导下的沸石分子筛定向合成
Qinming Wu, Huimin Luan, Feng-Shou Xiao
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac023. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac023

本文概述了近期理论计算指导下定向合成沸石分子筛的研究进展,提出理论计算的能量最低原理是定向合成沸石分子筛的关键,并展望了该方法在沸石分子筛定向合成中的机遇与挑战。

  肖丰收


Recent advances in solid-state NMR of zeolite catalysts
Weiyu Wang, Jun Xu, Feng Deng
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac155. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac155

本文系统且全面地总结了近几年固体核磁共振技术在分子筛催化剂领域的最新研究进展。

  徐君

邓风  


New progress in zeolite synthesis and catalysis
Hao Xu, Peng Wu
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac045. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac045

本文从创制和催化应用两方面概述了近期沸石分子筛领域的重大进展:(1)分子筛结构的理性设计,及高效、绿色合成的新策略;(2)分子筛与金属/金属氧化物多功能催化体系的理性构筑,及其在低碳资源高效定向催化转化中的应用。

 吴鹏


Low-energy adsorptive separation by zeolites
分子筛的低能耗吸附分离
Ruobing Bai, Xiaowei Song, Wenfu Yan, Jihong Yu
Natl Sci Rev 2022; 9(9): nwac064. https://doi.org/10.1093/nsr/nwac064

用分子筛吸附剂进行物质分离是一种低能耗的分离方法,本文对该领域的近期成果进行综述,涉及对二氧化碳、低碳烯烃、C8芳烃、氢同位素等物质的分离,并讨论了其中涉及的分离机制,以及对分子筛吸附剂进行定向设计的可能性。

  闫文付


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扩展阅读

 变废为宝:CO2参与的双羧基化反应合成高附加值二元羧酸
NSR综述:不可按压止血材料的现状与展望
徐如人院士:分子筛科学前沿进展与凝聚态化学新学科
三个实例:合成生物学助力药物分子全合成 | NSR
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