沸石分子筛形成机理

吉林大学于吉红院士研究团队、中国科学技术大学杜江峰院士团队苏吉虎教授、瓦伦西亚理工大学Avelino Corma团队合作,在沸石分子筛材料方面取得突破性进展,研究成果于3月11日发表在国际学术期刊《科学》上。

表征沸石分子筛内存在自由基的EPR 谱图
表征沸石分子筛内存在自由基的EPR 谱图

沸石分子筛是一类具有规则纳米孔道的硅铝酸盐晶体,作为催化、吸附分离和离子交换材料已被广泛应用于石油炼制、石油化工、精细化工和日用化工等与能源和环境密切相关的领域。由于其独特的择形催化性能,沸石分子筛已成为当前化学工业中最为重要的一种固体催化剂。1940年,化学家利用水热方法实现了沸石分子筛的人工合成,然而迄今对其生成机理尚缺乏清晰的认识,亟需多学科的交叉合作研究。

中国科学技术大学的苏吉虎教授长期从事电子顺磁共振波谱(EPR)在自由基化学/生物学的应用研究,为此项研究的数据解析和自由基归属等奠定了理论和实验基础。在该研究中,利用原位EPR测试分析手段,首次发现羟基自由基存在于沸石分子筛的水热合成体系,并可以显著加速沸石分子筛的晶化。研究结果表明,通过紫外照射或Fenton反应向沸石分子筛水热合成体系额外引入羟基自由基,能够显著加快沸石分子筛的成核,从而加速其晶化过程。这一发现是无机微孔晶体材料生成机理研究方面的重要突破,使人们对沸石分子筛的自由基形成机理有了新认识,为在工业上具有重要需求的沸石分子筛材料的高效、节能和绿色合成开辟了新的途径。

该项研究得到科技部973计划项目和国家自然科学基金项目的支持。

论文链接:http://science.sciencemag.org/content/351/6278/1188

(据中国科学技术大学)

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