我所化石能源与应用催化研究部低碳烃综合利用及沸石催化材料研究组（DNL0804组）朱向学研究员、李秀杰研究员团队与低碳催化与工程研究部催化基础与催化新反应探索研究组（DNL1201组）徐舒涛研究员合作，基于空间铝分布和单胞酸密度不同的ZSM-5分子筛的可控合成，针对目标催化反应实现定制化碱处理，并结合先进二维核磁表征技术，揭示了“无酸性”铝位点是经典碱处理过程中调控分子筛酸性和吸附扩散性能的关键。
分子筛因其独特的孔道结构、可调变的酸性和良好水热稳定性，在催化及吸附分离领域具有广泛的应用。然而，在大分子参与的催化反应中其单一微孔结构易导致扩散受限和堵塞失活。在微孔分子筛中引入介孔和大孔以构筑多级孔结构是目前材料领域研究的热点。其中，水热碱处理是构筑多级孔分子筛最具应用前景的手段之一。分子筛经碱处理后扩散性能有所提升，但活性酸位点数量却因母体样品性质的不同而呈现增加、不变、降低等不同趋势，进而导致催化性能的差异化。
本工作在DNL0804组前期研发基础上，实现了系列空间铝分布与单胞酸密度不同ZSM-5分子筛的可控制备，对比分析其碱处理前后的酸性和孔结构性质，可以显著观察到三种差异性变化趋势。结合多种先进二维核磁表征技术证明：母体ZSM-5分子筛空间铝分布直接影响碱处理过程中“无酸性”铝位点的生成，其含量差异是导致目标产物酸量变化的根本原因。基于此，本工作提出母体分子筛导向定制的精准碱处理策略，针对目标酸催化反应，进行母体分子筛选取与碱处理定制，从而实现对分子筛酸性和扩散性能的协同调控，获得反应性能的最大提升。该工作为高效多级孔分子筛催化剂的开发提供了新思路。
DNL0804组长期致力于分子筛材料的可控合成与后处理改性（Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Chem. Eng. J.，2024；Chem. Eng. J.，2024；J. Colloid Interface Sci.，2024；ChemSusChem，2024；Chem. Comm.，2024；J. Colloid Interface Sci.，2024；Fuel，2024；ACS Appl. Mater. Interfaces，2022；Chin. J. Catal.，2021；Inorg. Chem. Front.，2021；J. Phys. Chem. Lett.，2021；ACS Appl. Mater. Interfaces，2021；J. Mater. Chem. A，2020；J. Mater. Chem. A，2019；J. Mater. Chem. A，2018）、催化/吸附、烃类（及含氧化合物）高效转化和关键化学品生产技术研发，相关成果已成功应用于30余套工业装置。
DNL1201组徐舒涛长期致力于固体核磁在分子筛催化体系的应用基础研究工作（Angew. Chem. Int. Ed.，2017；Chem. Sci.，2018；ACS Catal.，2018；Chem. Eng. J，2019；ACS Catal.，2020；Angew. Chem. Int. Ed.，2020；Angew. Chem. Int. Ed.，2021；Chem，2021；Adv. Sci.，2021；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；JPCL，2022；J. Catal.，2022；ACS Catal.，2023；Sci. Chin. Chem.，2024），为研究分子筛结构、酸性、扩散以及反应机理提供了独特的技术手段。
相关工作以“Unravelling the Crucial of Spatial Al Distribution to Realize Precise Alkali-Treatment for Target Acid-Catalyzed Reactions”为题，发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该工作共同第一作者是我所DNL0804组副研究员李俊杰和DNL1201组博士研究生陈慧慧。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、大连杰出青年基金、大连市重点领域创新团队等项目的资助。（文/图 李俊杰、陈慧慧）
