催化剂沸石纳米孔的发现可能会导致用于清洁能源和碳捕集的新材料

时间：2022-04-07 14:25:08 来源：

马萨诸塞州大学阿默斯特分校的化学家和材料科学家对沸石催化剂的结构和振动有深入的了解，有助于开发出用于清洁能源和碳捕集的新材料，以及其他应用。

麻萨诸塞州阿默斯特分校的研究人员发现了催化剂沸石纳米孔的新组成部分。

沸石晶体，除其他外，还用于将石油提炼为汽油和将生物质转化为生物燃料，是按重量计在地球上使用最广泛的催化剂，化学工业和相关研究人员对发现其形成机理深感兴趣。麻省大学阿默斯特分校的化学家Scott Auerbach及其同事。他们希望以一种新的方式来了解沸石的结构和振动，从而开发出可用于复杂的新应用的量身定制的新型沸石。

他们在最近一期《美国化学学会杂志》上的封面故事描述了该团队如何使用系统分析和称为拉曼光谱的技术以及量子力学建模来发现被称为“三环桥”的新型纳米级构建基块，以帮助他们解释了沸石的多孔结构及其动力学行为。

UMass Amherst的化学家和材料科学家对沸石催化剂的结构和振动有深入的了解，可帮助开发出用于清洁能源和碳捕集的新材料，以及其他应用。

奥尔巴赫说：“这一突破非常重要，因为它为我们提供了一种观察不可见的方法-导致沸石晶体形成的精确结构。我们希望这些结构见解将有助于我们合成适合于清洁能源和碳捕集的先进应用的新型量身定制的沸石。”他的合著者包括UMass Amherst的化学工程师Wei Fan和第一作者Wang Tongkun Wang，以及Worcester Polytechnic的其他人。研究所。

作者说，通过取代以前的“过于简单化”的方法，他们的方法可以“利用三环桥的概念，增强我们使用拉曼光谱作为研究沸石结构和形成的分析工具的能力。”

Auerbach及其同事在美国能源部材料科学与工程学部支持的这项工作中说，由于前驱体结构中等大小，因此揭示沸石合成非常复杂，因此它们属于纳米级“盲点” –对于原子级和官能团的结构分析而言太大，对于X射线分析而言过于混乱。他们指出，相比之下，拉曼光谱“已成为探测各种材料中程结构的强大工具”。

Fan解释说，到目前为止，关于合成具有新结构和新组成的沸石的实验研究都是基于反复试验的方法，表征该过程带来了“巨大的挑战”。他们指出，它们基于三环桥的贡献为理解结晶途径提供了一种新工具，为设计用于催化和分离的高级应用的材料打开了大门。

此外，他们指出：“通常没有证据表明拉曼能被分配给独立的沸石环。”他们测试了这一假设，发现三环桥（三个连接在一起的沸石环的集合）在沸石的形成中起着至关重要的作用。他们利用这种方法发现了沸石键角和拉曼频率之间的精确关系，可用来查明沸石结晶过程中形成的结构。

在未来的工作中，Auerbach，Fan及其团队计划在沸石结晶过程中测量和建模拉曼光谱，以确定存在哪些三环桥，并将由所得沸石继承。

参考：王同坤，宋罗，Geoffrey A.Tompsett，Michael T.Timko，Wei Fan和Scott M.Auerbach撰写的“三环桥包括邻环对理解沸石的拉曼光谱的关键作用”，美国化学杂志，2019年11月28日。 DOI：10.1021 / jacs.9b10346

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