近期kaiyun.ccm，我国工程院院士、大连化学物理研究所的研究员刘中民及其团队选取丝光沸石分子筛作为研究目标，采用多种手段对分子筛中的铝元素进行状态调控，成功解析了分子筛内铝元素配位状态的持续变化过程。他们还发现，通过吸附吡啶，非骨架铝能够有序转化为骨架铝，这一发现显著增强了分子筛催化剂的催化效能和稳定性。
分子筛催化剂在化学工业中的应用已有数十年历史，然而，经济及环境等因素对材料的耐用性、选择性及反应效率等方面提出了更为严格的挑战，这一趋势促使研究者深入探究分子筛的结构与性能之间的关联。要深入理解这种关系，关键在于阐明铝骨架的位置、非铝骨架成分的结构与分布，以及铝成分在骨架与非骨架结构间的变化过程。
在本次研究工作中，研究团队基于丝光沸石骨架铝的表征和定向调控（发表在Angew. Chem. Int. Ed.kaiyun全站网页版登录，2022年），综合运用多种研究方法，成功揭示了分子筛中铝物种配位状态的动态变化规律。研究结果显示，在NH4-MOR中，所有的铝元素均以四配位形式嵌入分子筛的骨架结构中；经过焙烧转化为HMOR后，部分骨架中的铝元素转变为六配位和扭曲的四配位形态。这些非骨架铝元素与骨架紧密相连，并主要分布在丝光沸石的侧口袋8元环孔道区域。非骨架铝物种的存续，阻碍了反应物向8元环孔道扩散并参与反应，故此对催化活性位点在8元环孔道中进行的二甲醚羰基化反应产生了不利影响。吸附了吡啶（Py）之后，在8元环与12元环的拓扑空间内，吡啶与多种铝物种展开了复杂的相互作用。具体来说，在12元环孔道中开yun体育app官网网页登录入口，吡啶分子与骨架铝形成了B酸位键合，生成了BASs-Py，进而抵消了酸性位点。此外，吡啶还能对12元环内的六配位铝物种产生作用，生成LASs-Py，促使六配位铝物种转化为四配位铝。与此同时，附着于12元环孔道上的吡啶分子还能推动8元环内的非骨架铝物种重新嵌入分子筛骨架，进而产生更多的反应活性位点。通过吸附吡啶，可以制备出一种丝光沸石催化剂，其12元环内的酸性位点被有效中和，同时8元环中的酸性位点数量显著增多。这种催化剂与二甲醚羰基化制备乙酸甲酯的反应条件高度匹配，表现出优异的性能，显著提升了催化剂的使用寿命和反应效率。
该研究成果以《莫来石沸石中铝配位环境的动态演变及其在二甲醚（DME）羰基化反应中的作用》为题，发表于《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）期刊。上述工作得到国家自然科学基金等项目的支持。
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大连化物所揭示分子筛中铝配位的动态演变规律
