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NSR综述:沸石分子筛的理性设计、绿色合成、催化应用

《国家评论杂志》 中国科学杂志社 2022-11-01

近日,华东师范大学吴鹏徐浩在《国家科学评论》(National Science Review, NSR)发表综述文章,创制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。该文将收录在NSR“分子筛科学的新纪元”专题中。

理性设计

具有不同结构类型的新型分子筛材料为高效催化剂的开发提供了更多可能性。新分子筛材料的传统合成通常依赖于大量试错的“自下而上”方法。然而,由于层状分子筛和硅锗分子筛的结构可修饰,因此对其实施结构局部重构的“自上而下”合成策略更加高效,已成功构筑了一系列直接合成难以获得的新型分子筛催化剂。 
文章概述了最新的层状分子筛合成与后处理结构修饰策略,以及对硅锗分子筛四元环(d4r)特定结构进行可控降解,从而构建具有多种新结构的分子筛衍生物,以及此过程中的结构变化机理。

对CIT-13硅锗分子筛进行结构可控降解,从而构筑多样化新型分子筛衍生物

高效、绿色合成

针对具有工业应用的催化剂,其高效、绿色的合成方法的开发有助于降低生产成本、减少环境污染。文章概述了自由基辅助的快速合成无溶剂绿色合成策略的最新进展。

催化应用
低碳资源催化转化为油品和化学品已成为传统石油路线的重要补充。文章概述了在面对能源化工领域重大变革的情况下,分子筛催化剂所面临的新机遇和挑战。分子筛与金属/金属氧化物构筑的双功能催化剂体系能够高效、高选择性地定向转化合成气为高附加值烃类、醇类等产物。分子筛作为载体能够为贵金属提供独特的限域化学环境,提高贵金属的分散性、稳定性,在烷烃脱氢、甲烷选择氧化等低碳资源的催化转化反应中展现优异的活性、选择性和稳定性。

分子筛与金属/金属氧化物构筑双功能体系,实现合成气高效选择性催化转化

分子筛合成策略的创新与催化应用的拓展相辅相成,共同推动分子筛科学与技术的发展,为实现特定催化过程的高效、高选择性催化体系的定向可控构筑提供了新思路和可行解决方案。


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New progress in zeolite synthesis and catalysis
https://doi.org/10.1093/nsr/nwac045



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