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(fā)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(yè)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(tǒng)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(huán)境和經濟方面的挑戰(zhàn)，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(wěn)定特定結構單元的導向機制，開發(fā)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(huán)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(tǒng)氟體系水熱合成純硅分子篩所帶來的環(huán)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(fā)現(xiàn)，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。
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