穩(wěn)定的超大孔沸石分子篩在大分子催化和分離領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值，但目前大多數(shù)材料仍局限于微孔尺度，從而限制了其在大分子底物中的應(yīng)用。南京大學(xué)化學(xué)學(xué)院黎建特聘研究員團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)筑大體積的雙季磷鹽結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，成功創(chuàng)制本征全結(jié)晶介孔孔道的36元環(huán)硅鋁/硅鈦沸石分子篩NJU120-6。

相關(guān)成果以“A 36-ring zeolite with intrinsic cylindrical mesopores”為題，于2026年2月20日在線發(fā)表于Science，標(biāo)志著穩(wěn)定全結(jié)晶介孔沸石分子篩的設(shè)計(jì)與構(gòu)筑邁入新階段，為重質(zhì)油高效轉(zhuǎn)化和大分子精細(xì)化學(xué)品催化轉(zhuǎn)化提供了全新材料平臺(tái)。

研究背景

沸石分子篩因其規(guī)則微孔結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在石油煉制和精細(xì)化工中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)工業(yè)沸石分子篩多為12元環(huán)微孔結(jié)構(gòu)，孔徑通常小于0.75納米，在處理多環(huán)芳烴、樹脂及瀝青質(zhì)等大分子時(shí)面臨嚴(yán)重?cái)U(kuò)散限制。盡管近年來(lái)已報(bào)道若干16元環(huán)、20元環(huán)甚至22元環(huán)的超大孔沸石分子篩，但仍處于微孔范圍。另一方面，早期發(fā)展的MCM-41等介孔分子篩雖具大孔徑，卻因無(wú)定形骨架而熱穩(wěn)定性不足。如何在保持沸石晶態(tài)骨架穩(wěn)定性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)規(guī)則、有序的本征介孔結(jié)構(gòu)材料的構(gòu)筑，長(zhǎng)期以來(lái)被視為材料化學(xué)與催化領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。

研究成果概況

近日，南京大學(xué)黎建研究員團(tuán)隊(duì)在前期開發(fā)的雙金剛烷基磷結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的基礎(chǔ)上 (Li, J*, et al., Science, 2025, 388, 1417-1421), 發(fā)展了雙季磷鹽結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，成功創(chuàng)制了目前已知孔口直徑最大的36元環(huán)全結(jié)晶的介孔沸石分子篩NJU120-6，其自由孔徑達(dá)25.71 ? × 19.12 ?，成功將晶態(tài)沸石分子篩由傳統(tǒng)微孔推向了介孔范疇。NJU120-6具有高度開放的三維骨架，其骨架密度僅為9.39 Si/nm3，為已知四配位氧化物框架中最低的骨架密度，孔體積高達(dá)0.66 cm3/g，材料密度甚至低于水，在1173 K高溫下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。利用團(tuán)隊(duì)自主搭建的微晶電子衍射（MicroED）平臺(tái)（Sci. China Chem., 2024, 67, 4158–4166）對(duì)納米級(jí)晶體實(shí)現(xiàn)原子分辨結(jié)構(gòu)測(cè)定，成功解析了原子分辨結(jié)構(gòu)。

NJU120-6不僅可在較寬Si/Al范圍內(nèi)引入鋁元素，形成Br?nsted酸中心，還可通過(guò)一鍋法將鈦摻入骨架，實(shí)現(xiàn)氧化催化活性位點(diǎn)構(gòu)筑。在重質(zhì)油真空瓦斯油（VGO）催化裂解測(cè)試中（與中石化石科院林偉教授合作完成），鋁摻雜的NJU120-6表現(xiàn)出高汽柴油選擇性（約44.7%）、低氣體副產(chǎn)物和近零積碳的優(yōu)異性能，顯著優(yōu)于USY、Beta及Al-MCM-41等對(duì)比材料。其較弱而均勻的酸性配合超大有序介孔結(jié)構(gòu)，有效抑制過(guò)度裂解和積碳生成，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)產(chǎn)物分布。在液相大分子環(huán)辛烯環(huán)氧化反應(yīng)中（與南京工業(yè)大學(xué)徐樂(lè)教授合作完成），鈦摻雜的Ti-NJU120-6在轉(zhuǎn)化率和周轉(zhuǎn)數(shù)方面同樣優(yōu)于Ti-Beta及含鈦介孔材料，體現(xiàn)出超大有序孔道在大分子擴(kuò)散與活化中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

論文信息

該工作第一通訊單位為南京大學(xué)配位化學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)學(xué)院?；?/span>2025級(jí)博士研究生孫嘉政（2024年9月加入黎建課題組從事科研助理）、2024級(jí)博士生田旭東為共同第一作者。中石化石科院林偉教授，南京工業(yè)大學(xué)徐樂(lè)教授為論文的共同通訊作者；黎建特聘研究員為最后通訊作者。該工作中重質(zhì)油催化裂解由林偉教授團(tuán)隊(duì)完成，液相大分子環(huán)辛烯環(huán)氧化評(píng)價(jià)反應(yīng)由徐樂(lè)教授團(tuán)隊(duì)完成。該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2024YFA1510301, 2024YFA1510000），國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（22371121, U25D9013, 22403080 and 22272079）、江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（BK20230772, BG2024018）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金項(xiàng)目（0205-14380334），北京分子科學(xué)國(guó)家研究中心開放基金（BNLMS202402），蘇州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室自研項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。同時(shí)感謝南京大學(xué)配位化學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室段春迎教授，左景林教授和南京大學(xué)亞原子分辨電鏡中心鄧昱教授在課題組建設(shè)和微晶電子衍射技術(shù)平臺(tái)建設(shè)中提供的支持。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec4882 

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