南京大学最新Science

能够加工大分子的具有超大孔和纳米尺寸的稳定沸石需求量很大，但很难生产。它们复杂的结构和纳米级晶体尺寸给使用传统x射线衍射技术进行分析带来了挑战，导致材料开发效率低下。

2025年6月26日，南京大学黎建、香港理工大学林聪、中石化石油化工科学研究院林伟共同通讯在Science在线发表题为“Accelerated discovery of stable, extra-large-pore nano zeolites with micro-electron diffraction”的研究论文，该研究报道了NJU120-1和NJU120-2，这两种坚固且完全连接的铝硅酸盐纳米沸石具有相互连接的通道系统，具有超大的22个环孔。

NJU120-1是一种厚度仅为8纳米左右的纳米片，相当于1.5个晶胞，NJU120-2是一种尺寸为50×250纳米的纳米棒。通过MicroED的快速结构测定，大大加速了它们的合成优化，揭示了它们的多维孔结构。它们非常大的最大自由球直径约为1.2纳米，再加上纳米形态，使大分子能够催化裂解。

沸石是一种晶体微孔材料，其表面装饰有可控的酸中心，用于尺寸和形状选择性催化。分子通过扩散进入和离开发生吸附和反应的内部密闭空间，对其功能至关重要，并由其孔径和传质长度决定。然而，目前的工业沸石通常是较大的晶体块，并且具有孔径<1nm的微孔。这些性质阻碍了反应物和产物的分子扩散，并经常导致快速焦化和不希望的副反应。

为了克服这些挑战，纳米级或超大孔（ELP）沸石的合成提供了有前景的方法。与块状分子筛相比，纳米沸石，特别是纳米片分子筛，具有更短的扩散路径，并且具有暴露活性位点的可接近外表面比例增加，这增强了传质。它们通常是通过剥离层状沸石、使用模板结晶、引入介孔和使用添加剂辅助合成等策略制成的。遗憾的是，这些方法需要昂贵的表面活性剂、专门设计的具有长链烷基的有机结构导向剂（OSDA），以及溶胀、柱撑和分层等复杂过程，这使得它们在工业上的使用成本过高。

NJU120-1和NJU120-2的鉴定和结构（图源自Science）

该研究报道了两例具有22元环超大孔道结构且高度稳定的硅铝酸盐纳米沸石NJU120-1和NJU120-2，其合成优化和结构解析过程通过MicroED得到加速优化和精确确定。NJU120-1和NJU120-2分别为具有三维22 × 10 × 10元环孔道结的纳米片和三维22 × 12 × 10元环孔道结构的纳米棒，其结构复杂、孔道尺寸和LFS直径超过绝大部分已知沸石，并在FCC反应中表现出优异的催化性能。该工作不仅为新型超大孔沸石的创制提供了新的思路和方法，也为高性能催化材料的设计与应用奠定了基础。

参考信息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv5073