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材料基因工程技术在分子筛领域中的应用

2021-01-19陈思琦于吉红

高等学校化学学报 2021年1期

陈思琦,李 莉,李 乙,2,于吉红,2

(1.吉林大学化学学院,无机合成与制备化学国家重点实验室,2.未来科学国际合作联合实验室,长春130012)

传统意义上的沸石分子筛是指以硅氧四面体和铝氧四面体为基本结构单元、通过桥氧共顶点相互连接构成的一类具有笼形或孔道结构的硅铝酸盐晶体. 自1948年首次人工合成丝光沸石[1],沸石分子筛材料的合成与应用得到迅速发展[2~8]. 分子筛多孔晶体材料因其特殊的孔道结构,被广泛用于吸附分离、催化反应、离子交换等领域,在石油化工、精细化工及功能材料中有重要应用[4,9]. 然而,目前仅有十余种分子筛结构类型得到大规模工业应用,因此根据性能需求定向合成具有特定孔道结构的新型分子筛材料对拓展其应用具有重要意义. 由于影响分子筛合成与性能的因素较多,分子筛的催化反应机理、成核与晶化机制、结构与性能间的构效关系尚未清晰,因此,分子筛材料的定向设计与合成仍充满挑战.

与传统化学合成不同,分子工程学是以功能为导向,对结构进行设计与剪裁,并在计算机辅助下实现对特定功能和结构材料的定向合成、制备和组装. 吉林大学徐如人和于吉红课题组[10~22]自2000年起就致力于分子筛材料的分子工程学研究,提出从功能需求出发,在计算机技术的辅助下,设计新颖的多孔晶体结构、最终实现其定向合成的分子筛研发思路[23](图1),这种理念与后来美国政府提出的材料基因组计划……

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