近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员朱向学、研究员李秀杰团队与研究员徐舒涛合作，基于空间铝分布和单胞酸密度不同的ZSM-5分子筛的可控合成，针对目标催化反应实现定制化碱处理，并结合先进二维核磁表征技术，揭示了“无酸性”铝位点是经典碱处理过程中调控分子筛酸性和吸附扩散性能的关键。相关成果发表在《德国应用化学》。
分子筛因其独特的孔道结构、可调变的酸性和良好水热稳定性，在催化及吸附分离领域具有广泛的应用。然而，在大分子参与的催化反应中其单一微孔结构易导致扩散受限和堵塞失活。在微孔分子筛中引入介孔和大孔以构筑多级孔结构是目前材料领域研究的热点。其中，水热碱处理是构筑多级孔分子筛最具应用前景的手段之一。分子筛经碱处理后扩散性能有所提升，但活性酸位点数量却因母体样品性质的不同而呈现增加、不变、降低等不同趋势，进而导致催化性能的差异化。
本工作在前期研发基础上，实现了系列空间铝分布与单胞酸密度不同ZSM-5分子筛的可控制备，对比分析其碱处理前后的酸性和孔结构性质，可以显著观察到三种差异性变化趋势。结合多种先进二维核磁表征技术证明：母体ZSM-5分子筛空间铝分布直接影响碱处理过程中“无酸性”铝位点的生成，其含量差异是导致目标产物酸量变化的根本原因。基于此，本工作提出母体分子筛导向定制的精准碱处理策略，针对目标酸催化反应，进行母体分子筛选取与碱处理定制，从而实现对分子筛酸性和扩散性能的协同调控，获得反应性能的最大提升。
该工作为高效多级孔分子筛催化剂的开发提供了新思路。（来源：中国科学报 孙丹宁）
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202416564