近日,中國科學院大連化學物理研究所低碳催化與工程研究部郭鵬研究員、劉中民院士團隊基于對分子篩微觀結構的理解,開發出一種在無氟無晶種條件下合成純硅分子篩的新方法。
純硅分子篩在吸附、分離和催化等石油化工行業具有潛在應用價值,性能與其微觀晶體結構密切相關。在傳統水熱合成中,純硅分子篩的結晶時間較長,往往需要使用有毒氟化物、復雜后處理的脫鋁晶種、含氟合成的純硅晶種等。這些問題帶來了一系列環境和經濟方面的挑戰,限制了純硅分子篩的廣泛應用。 研究人員通過運用先進表征手段,深入探索了氟離子在純硅分子篩中穩定特定結構單元的導向機制,開發了一種在無氟無晶種條件下合成純硅分子篩的通用新方法,并將其命名為“有機結構導向劑不適配法(OSDA-Mismatch)”。該方法主要運用富含四元環的SOD型純硅分子篩作為硅源,選取與其結構不適配的有機結構導向劑,快速地合成具有CHA、*BEA、EUO等拓撲結構的純硅分子篩目標產物,解決了傳統氟體系水熱合成純硅分子篩所帶來的環境和經濟問題。 同時,研究人員通過三維電子衍射和高分辨成像等技術,探究了CHA和*BEA兩種重要純硅分子篩的結晶機理。研究發現,通過OSDA-Mismatch方法合成的純硅CHA分子篩具有丙烷/丙烯分離性能,而純硅*BEA分子篩負載鋅物種后,可作為丙烷直接脫氫催化劑。 此外,研究人員提出,該方法也適用于硅鋁體系,可以快速合成一系列小孔分子篩。 |