Angew. Chem.：纳米单晶多级孔分子筛的新合成策略

分子筛材料由于具有规则的孔道结构、可调变的活性位、良好的水热稳定性、高表面积、大孔容等特性在催化、吸附以及分离等领域具有重要的应用。然而，分子筛的微孔在提供择形的同时也会带来物质扩散问题。开发纳米以及多级孔分子筛是解决扩散限制问题的有效途径。目前纳米分子筛的合成通常采用清液法，收率低，产物难分离；多级孔分子筛合成通常采用添加介孔模板剂或者后处理扩孔的方法，耗物耗时，增加了合成成本，不利于实际应用。

图1. 纳米单晶介孔AlPO-11（N-AlPO-11）的形貌和结构表征，（a）氦离子电镜HIM；（b）TEM；（c）HAADF-STEM；（d）高分辨TEM；（e）Ar吸附；（f）孔径分布。

近日，聊城大学陶硕博士与中科院大连化物所田志坚研究员合作，采用环氧丙烷参与的溶胶凝胶法结合干燥步骤制备了高度均一的超浓凝胶，以此为前驱体一步合成了具有LTA（8-rings）、AEL（10-rings）、AFI（12-rings）和-CLO（20-rings）拓扑结构的单分散纳米单晶多级孔磷酸铝分子筛，合成方法覆盖了小孔到超大孔类型分子筛。该方法无需添加介孔模板剂和生长抑制剂，具有晶化时间短、成本低廉、产物收率高的特点。通过冷冻透射电镜获得了样品的电子断层重构，结合低温Ar吸附证明了晶内介孔的连通性和可接近性，产物集成了纳米和多级孔分子筛的优势。

图2. N-AlPO-11的电子断层重构，（a）Cryo-TEM；（b）三维重构模型。

依时研究表明，单分散纳米单晶多级孔磷酸铝分子筛生长遵循非经典生长机理：前驱体初始颗粒首先聚集成纳米聚集体，然后再经过内部重排得到纳米单晶产物。HF在前驱体中起促进晶化以及原位刻蚀造孔的双重作用，最终得到具有晶内介孔的单晶纳米分子筛。

图3. 纳米单晶多级孔磷酸铝分子筛的拓展合成，（a）AFI；（b）LTA；（c）-CLO。

所制备的产物表现出优异的催化性能，以具有AEL结构的SAPO-11为例，纳米单晶多级孔SAPO-11在正十六烷异构化中表现出比传统SAPO-11更好的选择性和异构体收率，这归因于其暴露更多的孔口以及良好的传质性能。

该研究工作不仅为纳米单晶多级孔分子筛的合成提供了一条新的路径，同时也对理解分子筛的晶化机理提供了新的视角。

相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是聊城大学陶硕博士，通讯作者为陶硕博士和田志坚研究员。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Facile Synthesis of Nanosized Single-Crystalline Hierarchical Aluminophosphate Molecular Sieves from Highly Homogeneous and Concentrated Precursors

Shuo Tao, Xiaolei Li, Xiaoge Wang, Ying Wei, Yunling Jia, Jing Ju, Yuanhui Cheng, Huaisheng Wang, Shuwen Gong, Xingjun Yao, Haixu Gao, Cunyin Zhang, Qiqi Zang, Zhi-Jian Tian

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201915144

导师介绍

田志坚

https://www.x-mol.com/university/faculty/22729

（本稿件来自Wiley）