武漢理工在高效等級孔分子篩單晶催化反應器研究領域取得重要進展

2020-09-13 小材科研

近日，武漢理工大學材料複合新技術國家重點實驗室-生命複合材料實驗室陳麗華研究員所在科研團隊聯合納微結構研究中心，在高效等級孔分子篩單晶催化反應器研究領域取得重要進展。研究成果以「Hierarchical Zeolite Single-Crystal Reactor for Excellent Catalytic Efficiency 」（具有優異催化效率的多級沸石單晶反應器）為題，在國際著名期刊Cell姊妹刊材料類旗艦期刊《Matter》上在線發表，孫明慧博士，周健博士和胡執一博士為共同第一作者。

沸石作為一種尺寸和形狀選擇性催化劑，其廣泛應用於石油和精細化工領域。構築沸石分子篩晶體內等級孔道結構，開發等級孔道沸石分子篩單晶材料，是目前解決等級孔沸石分子篩基材料結構穩定性問題的科學途徑。然而晶體內等級孔道結構的構築，同時實現晶體內等級孔道結構的跨尺度貫通及分子篩的高度結晶，必須實現等級孔道結構形成與晶體生長過程的協同作用，是當前極具挑戰性的研究難題。沸石分子篩晶體內大孔-介孔等級孔道結構的構築，開發具有晶體內大孔-介孔-微孔沸石分子篩單晶材料，目前尚未有科學報告，而其等級孔道結構的跨尺度貫通及超穩定性能使其具有重要的科學研究意義及實際應用價值。


針對以上問題，陳麗華研究員及其合作團隊以工業應用需求為導向，針對等級孔分子篩材料研究待解決的關鍵科學問題，進行孔道結構及材料的設計，首次開發出高性能等級孔ZSM-5分子篩單晶反應器(OMMS-ZSM-5)，並結合先進透射電子顯微學研究方法，從多維度上揭示了其覆蓋大孔、介孔及微孔的等級孔道結構，實現晶體內孔道結構的跨尺度貫通及孔道屬性的調控，使不同級別孔道的優勢集中在一個體系中，同時具有超高的結構穩定性，在結構上具有重要的創新意義。基於此，OMMS-ZSM-5單晶在大分子催化裂化和甲醇制烯烴反應中均表現出優異的催化性能及超高的催化穩定性。該材料的工業利用可導致創新和強化反應器及工藝設計，從而大大提高效率和降低能耗。

陳麗華研究員，吉林大學理學博士、比利時那慕爾大學理學博士，2013年受聘武漢理工大學材料複合新技術國家重點實驗室研究員，從事等級孔功能材料在能源環境催化領域的應用基礎研究。2014年獲省部級人才計劃支持，2017年獲武漢理工大學15551工程「青年拔尖人才」（第二層次）稱號，2017年榮獲中國化學會-分子篩專業委員會第一屆「中國分子篩新秀獎」，2018年獲湖北省傑出青年基金，2019年湖北省自然科學一等獎（第四完成人）。擔任中國工業催化聯盟青年工作委員會委員，湖北省化學化工學會催化專業委員會委員。

來源：武漢理工大學

論文連結：

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(20)30374-X

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