分子排列不同会导致_分子筛，筛出2篇Science和4篇JACS
在催化领域，分子筛是不得不提的经典材料。 分子筛的使用可以追溯到200年前。 自20世纪60年代以来，分子筛催化剂在石化工业中一直发挥着重要作用。 当有些人不断追逐前沿时，有些人则需要重温经典，在分子筛等老话题中发现新的科学。 最近该杂志刚刚连续发表了两篇文章，JACS这两天又连续发表了四篇文章，讲解如何在分子筛这个老话题中发现新的发现。 我们先来看看最新的4篇JACS文章和2篇文章研究了什么？ JACS最新的四篇文章中，一篇是基于超稳定沸石的合成，一篇是关于结构导向剂对沸石结构的影响，一篇是利用沸石分子筛作为包裹结构实现原子级高性能分散的催化剂。 催化; 上一篇文章发现[InH2]+离子是潜在的催化活性位点，可以有效催化乙烷的非氧化脱氢。 1. JACS：菱沸石中有机和无机结构导向剂的协同竞争竞争性吸留影响其铝沸石分子筛的排列，具有清晰的晶体骨架结构，有利于材料结构和功能的实验和理论评估数据的整合和见解，为合理、智能地设计材料提供便捷的平台。 近日，普渡大学教授和圣母大学F.教授组成的研究小组将实验与理论相结合，探索了有机和无机结构导向剂（SDA）在菱沸石（CHA）沸石微孔中的作用。 基本固定组成（Si/Al = 15）倾斜Al骨架（Al-O（-Si-O）x-Al，x=1-3）排列的CHA沸石之间的协同或竞争效应以及SDA位点选择的合理化。
本文要点：1）TMADA+和Na+混合物结晶的CHA分子筛每个笼子中含有一个TMDa+，共吸附的Na+量与6-MR配对Al位点的数量成线性正比并被滴定通过 Co2+ 定量。 相比之下，使用 TMAda+ 和 K+ 混合物结晶的 CHA 沸石提供的证据表明，平均而言，三个 K+ 阳离子占据一个笼子而不是一个 TMAda+，并且主要包含 6-MR 分离的 Al 位点。 此外，CHA 在形成竞争结晶相之前从含有 K+ 的合成介质中结晶，其无机/有机比率比 Na+ 高十倍，从而提供了一种减少结晶高硅 CHA 所需的有机 SDA 量的方法。 2) 密度泛函理论计算表明，Na+和K+离子半径的差异决定了它们在不同CHA环中的位置偏好，从而影响它们与TMDa+共吸留和稳定不同Al构型的能量。 蒙特卡罗模型证实Na+或K+共阻塞产生的能量差分别促进6-MR和8-MR配对Al排列的形成。 3）这些结果突出了在沸石结晶过程中使用有机和无机SDA的混合物进行开发的机会，以更有效地利用有机SDA并影响骨架Al的排列。
参考文献：John R. Di Iorio 等人。 和他们的。 J. Am. 化学。 社会学会，2020。DOI：10.1021/jacs。 2. JACS：通过设计液体介导工艺合成超稳定分子筛 目前，提高实际应用中多孔材料的稳定性仍然是一个巨大的挑战。 硅铝酸盐沸石分子筛在用于吸附和催化时有时会暴露在高温蒸汽条件（1000°C）下。 高硅酸盐沸石分子筛骨架中的缺陷位点会导致材料降解，因此迫切需要可行的方法来修复缺陷。 近日，日本东京大学Toru教授研究小组提出了一种通过修复缺陷位点合成超稳定高硅酸盐沸石分子筛的方法。 本文亮点： 1）高硅（SiO2/Al2O3>240）沸石的稳定性可显着提高。 2) 当暴露于极高温度（900-1150°C）的蒸汽时，稳定化的沸石保留其结晶度和微孔结构，而母体商业沸石则完全降解。 3）本文提出的自缺陷修复方法为物质通过多孔体迁移提供了新途径，大大提高了沸石在恶劣环境下的实用性。
参考文献：Kenta Iyoki 等人。 通过 - 。 J. Am. 化学。 社会学会，2020。DOI：10.1021/jacs。
3.JACS：原子级精准多相催化剂，三明治核壳结构有奇效！ 具有原子级精确表面和界面结构的多相催化剂不仅可以确保优异的催化活性，而且可以为理解催化剂的构效关系提供模型。 因此，它们在催化领域逐渐受到广泛关注。 鉴于此，安徽大学的朱满洲和盛洪廷与法国波尔多的一所重点大学合作，提出了一种制备具有原子级精确表面和界面结构的多相催化剂的新策略。 本文要点：1）研究团队通过配位诱导自组装策略，成功制备了夹层结构的ZIF-8@Au25@ZIF-67复合结构。 该复合结构具有原子级精确的表面和界面结构，可用作多相催化剂。 2）研究发现该复合催化剂在4-硝基苯加氢和末端炔烃羰基化反应中均具有优异的催化性能。 在4-硝基苯加氢反应中，催化剂的TOF值高达-1。 在末端炔烃的羰基化反应中，催化剂的活性高达99%。 3）后续研究发现复合催化剂的性能与壳厚呈火山形曲线，壳厚为12 nm时催化效果最佳。
参考文献：亚培云，等。 和 ZIF-8@Au25@ZIF-67，J. Am。 化学。 苏克。 2020.DOI：10.1021/jacs。
4.JACS：原子级精准多相催化剂，三明治核壳结构有奇效！
固体表面的氢化物可以参与加氢、脱氢、加氢等多相催化反应。 金属表面上的氢化物具有高度的流动性，而金属氧化物表面上的氢化物则相对稳定。 一些金属氧化物和负载的金属纳米粒子具有促进有效氢化、脱氢和脱氧的潜力，表面金属氢化物被认为是关键中间体。 然而，由于固体表面的复杂性和固体结构分析的难度，研究固体材料表面氢化物的形成、表征和性能仍然具有挑战性。 此外，在催化方面，表面金属氢化物通常作为瞬态和/或不稳定的中间体参与反应，因此，其结构和催化功能的细节仍不清楚。 鉴于此，北海道大学的Ken-ichi和Zen Maeno等人合作合成了CHA沸石负载的氢化铟（In）。 基于动力学、原位光谱和理论研究的机理研究表明，[InH2]+离子是潜在的催化活性位点，可以有效催化乙烷的非氧化脱氢。 该工作以沸石为载体合成分离的表面氢化物，促进了表面氢化物的合成及其催化作用的发展。
本文要点：
1）他们通过原位傅里叶变换红外光谱（FTIR）、XAFS光谱和密度泛函理论（DFT）计算研究了CHA沸石中氢化物的形成和详细结构。 在高温（>773 K）条件下，H2处理In交换CHA沸石（In-CHA）形成In-氢化物，骨架阴离子位上的[InH2]+离子是合理的结构。
2）与Ga、Zn交换CHA分子筛相比，In-CHA对乙烷非氧化脱氢反应表现出高选择性和优异的催化活性，并且具有良好的催化稳定性，可以稳定催化至少90 h 。 。 此外，In-CHA中的[InH2]+离子可以作为选择性脱氢的催化活性位点。
前野禅，等人。 - 在 CHA 中：对于 Non- of 。 ，2020 年。DOI：10.1021/jacs。 今年最新的两篇文章中，其中一篇作品是创造性地设计并提出了一种基于分子筛催化剂的“分子栅栏”。 一个简单而深刻的策略； 另一种是利用分子筛的孔隙结构和气体分离特性，为催化提供更纯净的原料，这是相当独特的。
5.：提高甲烷氧化甲醇产率的分子栅栏策略。 甲烷直接部分氧化为甲醇一直是催化化学的“梦想”。 与气相甲烷转化相比，温和温度下液体溶剂中的甲烷氧化消耗较少的能量，但需要使用硒酸等强氧化剂，产生大量高污染副产物。 为了解决这个问题，我们使用一种环保氧化剂过氧化氢（H 2 O 2 ）来氧化甲烷，不含任何有毒盐和强酸。 然而，与气态O 2 相比，H 2 O 2 的成本仍然相对昂贵。 2020年1月10日，浙江大学王亮、肖丰收教授等人提出了分子栅栏的概念，通过将AuPd合金纳米粒子固定在硅酸铝沸石晶体中，然后用有机硅烷对沸石外表面进行改性，设计制备了分子栅栏。 。 开发了一种多相催化剂，可通过在温和温度（70°C）下原位产生过氧化氢来提高甲烷氧化中的甲醇产率。
硅烷可以将氢气、氧气和甲烷扩散到催化剂的活性位点，同时限制活性位点附近生成的过氧化氢，提高局部富集浓度，从而大大提高反应效率和选择性，甲烷转化率高达17.3 %。 此时甲醇选择性可达92%，相当于每小时每克AuPd的甲醇产率为91.6毫摩尔，为目前最高水平。 这项工作应用甲烷的直接活化来生产有价值的产品，分子栅栏概念为高效甲烷部分氧化催化剂的生产开辟了一条新的生产路线。 参考文献：朱进，等。 对于 到 。 ，2020。DOI：10.1126/。
6.：避免二氧化碳转化为甲醇过程中与水相关的副反应。 在CO2还原制甲醇技术中，由于CO2等原料气体中含有水分，常发生副反应，导致目标产物的选择性较低。 鉴于此，美国伦斯勒理工学院苗宇研究组报道了一种NaA结晶分子筛膜，可以避免CO2生产甲醇时与水相关的副反应，从而提高选择性。 研究表明，这种NaA分子筛膜具有精确的导水纳米通道，可以让水有效通过，而H2、CO和CO2等气体则无法通过。 基于这一原理，研究人员实现了CO2对甲醇的高选择性。 事实上，这项研究的核心在于这种分子筛的合理设计，因为水分子的动态分支直径（0.26 nm）与H2等小分子的动态分支直径（0.29 nm）非常相似。 研究人员采用的策略主要是基于Na+的门控效应，Na+位于八个氧环上，对调节分子筛的有效尺寸起着关键作用。
参考文献：李等人。 Na+——将二氧化碳转化为燃料。 2020, 367, 667-671。
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