Chem. Eur. J. :含双四元环分子筛的合成、结构改性及催化应用

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近期,华东师范大学吴鹏课题组发表综述论文,聚焦于含双四元环分子筛,总结了锗硅分子筛、硅铝分子筛和全硅分子筛在合成、骨架结构改性以及催化应用方面的最新进展和前景展望。



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图1:含双四元环分子筛的合成与结构改性

双四环(d4r)作为组成分子筛骨架的一种特殊结构单元,其元素组成和变化极大地影响了分子筛的骨架能量及其晶体结构可修饰性。在分子筛合成中,通过引入离子半径比硅或铝大的锗元素,不仅减少了d4r在分子筛成核和晶体生长中的能量限制,而且为构建具有大孔径或超大孔径的新型结构分子筛创造了条件。大多数硅锗分子筛由于锗含量高且其分布无序而呈现低水热稳定性。此特性虽然限制了硅锗分子筛的工业应用,但赋予了硅锗分子筛结构可塑性,为后处理结构改性制备新型分子筛提供了可能。


此综述基于分子筛中d4r结构单元与富硅骨架之间连接方式的差异,提出了一套新的分类方法,旨在对这些具有明确骨架结构特征的分子筛进行归类。在此分类的基础上,探讨和比较了不同类型分子筛的骨架特性,并从多个角度如化学组成、成核过程以及组装或晶化路径阐述分子筛的直接合成和后改性策略。围绕新结构分子筛和高硅分子筛制备两个方面,系统阐述了通过对d4r的直接原位调控或ADOR后处理等结构改性方法制备新结构分子筛、以及通过对骨架锗元素同晶取代或CDDR等骨架稳固方法制备水热稳定的高硅分子筛的最新研究进展。最后概述了从硅锗分子筛衍生的各种新型催化材料及其催化应用。

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图2:基于ADOR方法的硅锗分子筛结构改姓制备新结构分子筛

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图3:基于CDDR方法的硅锗分子筛骨架稳固制备高硅分子筛

尽管在合成和利用含d4r分子筛方面取得了快速发展,越来越多具有潜在优势的催化材料得到了开发,但仍存在不少挑战。比如,在合成含d4r分子筛过程中如何避免使用昂贵的模板剂或氧化锗,在硅锗分子筛骨架稳固过程如何制备含单三元环(s3r)或双三元环(d3r)超大孔高硅分子筛,在锗回收过程中如何实现锗元素的完全萃取,在硅锗分子筛衍生的催化材料中如何实现金属单原子或团簇的精准落位等。


综上所述,本文旨将为研制新结构分子筛或水热稳定的高硅分子筛提供新思路。

文信息

Double Four Ring Units-Containing Zeolites: Synthesis, Structural Modification and Catalytic Applications

Ming-Ming Peng, Yu-Hong Zhao, Prof. Hao Xu, Jin-Gang Jiang, Prof. Peng Wu


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202303657



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