中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院鄧風(fēng)團(tuán)隊(duì)、香港理工大學(xué)曾適之團(tuán)隊(duì)、英國牛津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)表了關(guān)于H-ZSM-5沸石分子篩催化劑中活性中心落位的重要研究進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于中子粉末衍射-同步輻射X射線衍射-固體核磁共振（NMR）的聯(lián)用技術(shù)，結(jié)合探針分子吸附，精準(zhǔn)確定了H-ZSM-5沸石分子篩催化劑中骨架Al原子的具體落位，揭示了H-ZSM-5沸石分子篩中活性位的具體位置及其與探針分子、反應(yīng)物間的主客體相互作用。?
沸石分子篩作為多孔晶體材料，可通過Al原子取代惰性Si原子占據(jù)T位獲得可調(diào)變的活性中心，在石油化工、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化和精細(xì)化工等催化過程中得到應(yīng)用。Al原子的落位與分布決定沸石分子篩的活性和催化位點(diǎn)，進(jìn)而影響其物理化學(xué)特性和催化性能。精確測定活性中心在分子篩中的具體位置是分子篩研究領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。
沸石分子篩中Al原子的落位與分布受復(fù)雜的合成條件影響，難以單獨(dú)通過X射線吸收譜、固體核磁共振、原子探針斷層掃描等技術(shù)準(zhǔn)確確定，限制了沸石分子篩構(gòu)效關(guān)系的深入研究。
曾適之團(tuán)隊(duì)通過同步輻射X射線衍射方法，選擇Al元素吸收邊以區(qū)分Si原子、Al原子，結(jié)合結(jié)構(gòu)精修，明確了H-ZSM-5沸石分子篩中Al原子主要分布于T4、T6、T8位點(diǎn)；進(jìn)而，利用小尺寸堿性分子氨作為探針捕獲活性中心的酸性質(zhì)子，并結(jié)合粉末中子衍射和結(jié)構(gòu)精修發(fā)現(xiàn)，與T8孤立Al位點(diǎn)不同，氨分子同時(shí)吸附于T4和T6兩個(gè)Al位點(diǎn)。鄧風(fēng)團(tuán)隊(duì)對H-ZSM-5沸石分子篩中氨分子的吸附位點(diǎn)進(jìn)行固體NMR研究，利用一維15N和二維1H-15N異核相關(guān)固體NMR技術(shù)，明確了H-ZSM-5沸石分子篩中來自硅羥基的弱吸附（-376.1 ppm）和來自酸性位點(diǎn)的強(qiáng)吸附（-372.7、-365.0、-358.8 ppm）兩類氨分子吸附的15N信號；進(jìn)一步通過15N{27Al}雙共振固體NMR技術(shù)測量了強(qiáng)吸附位點(diǎn)上15N、27Al自旋系統(tǒng)的原子間距離。研究結(jié)合中子衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于-358.8 ppm的氨分子上的15N原子可同時(shí)與兩個(gè)27Al原子空間臨近，其余兩個(gè)15N信號來自于與孤立27Al原子空間臨近的15N原子。固體NMR實(shí)驗(yàn)測量的核間距離與粉末中子衍射的結(jié)果一致，證明H-ZSM-5沸石分子篩具有T8孤立Al位點(diǎn)和T4、T6雙Al位點(diǎn)的活性中心。基于中子粉末衍射-同步輻射X射線衍射-固體核磁共振的聯(lián)合技術(shù)同樣適用于其他不同類型分子篩活性中心的表征。
1月23日，相關(guān)研究成果以《H-ZSM-5分子篩中鋁原子（對）的落位及其吸附相互作用》（Atomic locations and adsorbate interactions of Al single and pair sites in H-ZSM-5 zeolite）為題，發(fā)表在《科學(xué)》（Science）上。
論文鏈接
分子篩活性中心具體位置研究取得重要進(jìn)展
本文鏈接：分子篩活性中心具體位置研究取得重要進(jìn)展http://www.sq15.cn/show-12-688-0.html
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