等级孔分子筛的可控合成、扩散研究及催化应用（英文）

等级孔分子筛是一类具有两种或多种以特定形式排布的孔结构的分子筛材料.多层等级的孔结构使得分子筛孔道内的分子扩散得到显著改善,进而提升了其在吸附和非均相催化等领域的应用性能.等级孔分子筛的制备策略通常有两种,即"自上而下"后处理法(如对母样分子筛进行脱铝、脱硅产生介孔)和"自下而上"合成法(如软模板、硬模板法).本文主要对近20年来等级孔分子筛的合成方法进行了梳理,并着重介绍了具有较高应用潜力的"自上而下"制备法.鉴于合成等级孔分子筛的主要目的是提高分子的晶内扩散,对近年来客体分子在等级孔分子筛内扩散的实验研究也进行了简要综述.此外,本文还综合评述了等级孔分子筛与传统分子筛在催化应用中的对比,以展示前者在提升催化性能方面(如活性、选择性等)的独特优势.     

等级孔介孔-微孔TS-1分子筛单晶的合成及催化氯丙烯环氧化性能

针对当前钛硅型分子筛存在的微孔孔道孔径限制导致的流通扩散性能差及催化效率低等关键瓶颈问题, 通过在微孔分子筛中构筑跨尺度贯通高物质传输性能的等级孔道结构, 对钛硅分子筛(TS-1)晶体内等级孔道结构的可控构筑及其催化环氧化进行了研究, 成功制备出具有富含介孔孔道的等级孔介孔-微孔TS-1分子筛单晶材料(HTS-1), 其在氯丙烯催化环氧化反应中表现出了优异的催化活性及稳定性能.     

多级孔钛硅分子筛的制备及应用进展

以钛硅分子筛(TS-1)为催化剂的选择性催化氧化工艺具有反应条件温和、产物选择性高及环境污染小等特点,促进了烃类催化氧化反应的绿色化发展.但常规TS-1分子筛狭窄的孔道限制了其在大分子催化氧化反应中的应用.多级孔TS-1分子筛为包含不同尺度的孔道结构的晶体沸石,兼具微孔分子筛晶体优异的水热稳定性和介孔材料优异的扩散传输性能,因此其受到国内外众多专家学者的广泛关注.多级孔TS-1分子筛的制备方法很多,主要有直接合成法和后处理法,其中直接合成法包括硬模板法、软模板法和自组装法,而后处理制备主要为碱处理法.我们在对多级孔TS-1分子筛制备方法进行归纳总结的基础上,探讨不同制备方法对分子筛中钛硅物种分布、孔道结构及催化烃类选择性氧化反应性能的影响.结合目前TS-1分子筛应用现状,对其未来发展进行展望.     

纳米片层结构MFI分子筛的合成及应用

纳米片层结构MFI分子筛因其开放的骨架结构、大的外表面积、适宜的表面酸性、易接触的活性位点和优异的分子传质扩散性能,在吸附、分离、催化等领域展现出良好的应用前景,成为MFI分子筛控制合成及其应用研究的前沿。本文系统总结了纳米片层结构MFI分子筛合成及其应用领域的最新研究进展,重点讨论了原位合成法和后处理法形成纳米片层结构MFI分子筛的合成机理、模板剂种类,深入分析了影响纳米片厚度、片层间距及有序性的因素,提出开发经济成本低、可用于大规模生产纳米片层结构MFI分子筛,并将其应用于制备超薄分子筛膜、催化有机大分子反应、制备片层分子筛负载金属催化剂是未来的主要研究方向。     

纳米多级孔分子筛:简短的综述（英文）

分子筛是一种三维微孔结构的硅铝酸盐晶体,具有灵活多变的骨架和组成、较高的物理和水热稳定性、无毒、高比表面积、离子可交换性以及很低的成本等特点,因而在油品精制、石油化学、农业、水和污水处理等众多领域中用作离子交换剂、催化剂和吸附剂.尽管分子筛的应用是基于其本身的微孔结构,但微孔也导致体积较大的反应物和产物分子的传质阻力高.通过制备纳米尺度和多级孔结构的分子筛等多种手段可克服常规分子筛所具有的传质限制.人们已经开发了多种方法制备了新型的分子筛材料,并考察了它们在各种催化反应和吸附反应中的性能.在反应体系中采用这种多级孔的纳米分子筛,有可能提高催化剂的使用寿命和催化性能,抑制积碳和失活.本综述概述了多级孔分子筛和纳米分子筛的高性能及其合成方法的最新进展,讨论了每个合成方法的优缺点,简述了纳米分子筛和二级孔结构分子筛的催化应用,并与常规分子筛进行了比较.     

多级孔ZSM-5分子筛的制备及其在炼油领域中的应用

多级孔ZSM-5分子筛结合了微孔分子筛可调变的酸性、良好的水热稳定性以及介孔材料优异的传质扩散性能,在催化领域有着广阔的应用前景.我们综述了近年来多级孔ZSM-5分子筛的研究进展,重点概述了多级孔ZSM-5分子筛的不同制备方法,包括后处理法、硬模板法和软模板法等,同时介绍了多级孔ZSM-5分子筛在炼油领域的应用研究,并在上述基础上对多级孔ZSM-5分子筛的研究趋势进行了展望.     

介孔分子筛制备技术新进展—二次合成、超分子自组装和介孔生成剂法

具有内部介孔结构的多级孔分子筛兼具微孔分子筛和介孔材料的功能, 拥有良好的传质和催化特性. 在过去的几十年内, 介孔分子筛在催化、 吸附和分离领域发展迅速. 近年来, 新型合成方法的开发在很大程度上实现了介孔分子筛孔道结构、 组分及形貌灵活可控的调节. 本综述讨论了近期出现的多种新合成路径, 重点介绍了近期发展起来的二次合成制备低硅/铝介孔分子筛、 超分子自组装合成介孔分子筛及有机小分子原位合成介孔分子筛技术. 对这些合成技术的机理进行了讨论, 以期为介孔分子筛未来的发展提供思路. 文章的最后还讨论了不同的合成策略所面临的一些关键性挑战.     

介孔分子筛制备技术新进展——二次合成、超分子自组装和介孔生成剂法（英文）

具有内部介孔结构的多级孔分子筛兼具微孔分子筛和介孔材料的功能,拥有良好的传质和催化特性.在过去的几十年内,介孔分子筛在催化、吸附和分离领域发展迅速.近年来,新型合成方法的开发在很大程度上实现了介孔分子筛孔道结构、组分及形貌灵活可控的调节.本综述讨论了近期出现的多种新合成路径,重点介绍了近期发展起来的二次合成制备低硅/铝介孔分子筛、超分子自组装合成介孔分子筛及有机小分子原位合成介孔分子筛技术.对这些合成技术的机理进行了讨论,以期为介孔分子筛未来的发展提供思路.文章的最后还讨论了不同的合成策略所面临的一些关键性挑战.     

钛硅介孔分子筛

综述了钛硅介孔分子筛的合成、表征及其应用研究进展.评述了钛硅介孔分子筛的合成方法与合成条件对分子筛结构性能、钛物种的配位状态和催化性能的影响.介绍了鉴定钛硅介孔分子筛内骨架钛原子的多种波谱学方法以及钛硅介孔分子筛在选择氧化、光催化、酸催化反应中的应用,并指出钛硅介孔分子筛是一种非常有应用前景的环境友好的多相催化剂.     

纳米多级孔分子筛：简短的综述

分子筛是一种三维微孔结构的硅铝酸盐晶体,具有灵活多变的骨架和组成、较高的物理和水热稳定性、无毒、高比表面积、离子可交换性以及很低的成本等特点,因而在油品精制、石油化学、农业、水和污水处理等众多领域中用作离子交换剂、催化剂和吸附剂。尽管分子筛的应用是基于其本身的微孔结构,但微孔也导致体积较大的反应物和产物分子的传质阻力高。通过制备纳米尺度和多级孔结构的分子筛等多种手段可克服常规分子筛所具有的传质限制。人们已经开发了多种方法制备了新型的分子筛材料,并考察了它们在各种催化反应和吸附反应中的性能。在反应体系中采用这种多级孔的纳米分子筛,有可能提高催化剂的使用寿命和催化性能,抑制积碳和失活。本综述概述了多级孔分子筛和纳米分子筛的高性能及其合成方法的最新进展,讨论了每个合成方法的优缺点,简述了纳米分子筛和二级孔结构分子筛的催化应用,并与常规分子筛进行了比较。     

Hierarchical zeolites: enhanced utilisation of microporous crystals in catalysis by advances in materials design

The introduction of synthetic zeolites has led to a paradigm shift in catalysis, separations, and adsorption processes, due to their unique properties such as crystallinity, high-surface area, acidity, ion-exchange capacity, and shape-selective character. However, the sole presence of micropores in these materials often imposes intracrystalline diffusion limitations, rendering low utilisation of the zeolite active volume in catalysed reactions. This critical review examines recent advances in the rapidly evolving area of zeolites with improved accessibility and molecular transport. Strategies to enhance catalyst effectiveness essentially comprise the synthesis of zeolites with wide pores and/or with short diffusion length. Available approaches are reviewed according to the principle, versatility, effectiveness, and degree of reality for practical implementation, establishing a firm link between the properties of the resulting materials and the catalytic function. We particularly dwell on the exciting field of hierarchical zeolites, which couple in a single material the catalytic power of micropores and the facilitated access and improved transport consequence of a complementary mesopore network. The carbon templating and desilication routes as examples of bottom-up and top-down methods, respectively, are reviewed in more detail to illustrate the benefits of hierarchical zeolites. Despite encircling the zeolite field, this review stimulates intuition into the design of related porous solids (116 references).     

二维分子筛的制备及其催化应用研究进展

沸石分子筛是一种具有独特孔道结构的硅铝酸盐晶体,因其具有较大的比表面积、优异的孔道择形性、良好的热稳定性以及适宜的酸性质等特点,被广泛应用于催化、吸附、分离等领域。与常规三维沸石分子筛相比,二维分子筛由于其独特的形貌结构带来的可调变的多级孔结构、适宜的表面酸性以及良好的扩散传质性能等优点,已在吸附和催化领域显示出巨大的应用潜力。本文系统总结了二维MFI、SAPO-34、MCM-n、Y型分子筛等的合成以及此类分子筛催化应用研究方面的最新进展。最后,对二维沸石分子筛材料的新合成方法及新应用领域进行了展望。     

羟基自由基在沸石分子筛合成中的作用

沸石分子筛由于具有独特的形选催化作用及可调的酸性, 已成为化学工业中最重要的固体催化材料. 沸石分子筛的合成主要基于碱性条件下的水热晶化, OH^?被认为起到催化硅铝物种的解聚及聚合作用. 近年来, 研究者发现了羟基自由基加速分子筛的水热晶化机制. 通过利用紫外光照射或芬顿反应等物理或化学方法向分子筛合成体系引入羟基自由基, 可以实现沸石分子筛的加速晶化及高硅沸石分子筛的合成. 理论计算结果表明, 羟基自由基可以促进Si—O—Si 键的断裂和重新生成, 从而显著加快分子筛成核并促进硅原子进入骨架. 本综述介绍了羟基自由基在沸石分子筛晶化方面的最新研究进展, 探讨了羟基自由基的主要作用和优势, 并对沸石分子筛合成的羟基自由基路线发展前景进行了展望.     

Recent advance in synthesis and application of heteroatom zeolites

Incorporation of heteroatoms into the framewo rk of zeolites has become a significant strategy to improve their performance in catalysis and adsorption,because the obtained heteroatom zeolites exhibit quite different properties from the conventional aluminosilicate zeolites in aspects of surface acidity,pore structures,particle size and so on.In this review,the progress on the heteroatom zeolites including their synthesis and application is highlighted.First,the recent advance on the design and synthesis of different heteroatom zeolites is summarized.Special emphasis is placed on the introduction and comparison of three typical methods,including the direct synthesis,post synthesis and improved direct synthesis,for the traditional heteroatom zeolites(such as TS-1,Sn-MFI,Sn-β) and newly-reported heteroatom zeolites(such as W-MFI,Mo-MFI).According to their intrinsic characteristics,the application of heteroatom zeolites in diverse fields,such as production of fine chemicals,air pollution control and biomass conversion is then discussed.Finally,the challenges and perspective on the future development of heteroatom zeolites in low-cost preparation and practical application are proposed.     

Sustainable Synthesis of Hierarchically Porous Silicalite-1 Zeolite by Steam-assisted Crystallization of Solid Raw Materials Without Secondary Templates

Hierarchical silicalite-1 zeolites were obtained from the direct conversion of a mixture of ground solid raw materials via a steam-assisted crystallization(SAC) method without involvement of any mesoscale template. Only a trace amount of water was necessary during the crystallization, implying that the amount of water can be dramatically reduced, which still offers easy separation and high yields. The simple procedure involved only grinding and heating, which not only saves resources and energy, but also significantly reduces the discharge of eco-friendly synthesis of zeolites for practical applications. Compared to conventional bulk silicalite-1, the nanosized hierarchical zeolites with MFI structure show enhanced removal capabilities for methylene blue owing to their hierarchical porosity.     

Hierarchical Zeolites-confined Metal Catalysts and Their Enhanced Catalytic Performances

The confinement of metal species within hierarchical zeolites combines the acidic/basic sites of zeolites, the enhanced mass transfer of mesoporous system, and the inside active metal sites, leading to high activity, unique selectivity, and superior stability in chemicals synthesis, energy and environment catalysis. To date, review on this emerging topic is rarely reported. Herein, we classify five metals-hierarchical zeolites composite (metal@hierarchical zeolites) according to the location of metals on hierarchical structure, including metals located on micropores, intercrystalline mesopores, intracrystalline mesopores, hollow nanobox and mesoporous shells. The synthesis and catalysis applications of metal@hierarchical zeolites composite are provided, highlighting the rational design of catalyst preparation, the improved catalytic efficiency and stability of metal species. Finally, we discuss the current limitations and future opportunities for this emerging field. This Review is expected to inspire more developments and applications of metal@hierarchical zeolites.     

基于柠檬酸的石墨烯量子点的制备及其应用

石墨烯量子点（GQDs）是一种新型碳基准零维材料,不但具有石墨烯的独特平面结构,同时具备碳点的量子限制效应和边界效应。GQDs具有独特的光学性质、低毒性、高荧光稳定性和高生物相容性,被广泛应用于检测、传感、催化、细胞成像、药物递送和污染治理等领域。GQDs的合成分为自上而下法和自下而上法,前者将大尺寸的石墨烯、石墨、碳材料切割成纳米级的量子点,后者使用不同的前驱体,通过水热法、热裂解法等方法合成石墨烯量子点。柠檬酸（CA）是一种重要的有机酸,室温下是白色结晶状粉末,是自下而上法合成GQDs的一种常用前驱体,近年来有许多关于以CA为前驱体合成不同GQDs的研究,以CA为前驱体合成的GQDs（CA-GQDs）在生物医药、荧光检测、成像等领域均有应用,具有较好的应用前景。对近年来基于CA的合成方法和具体应用进行了总结和回顾,旨在将现有CA-GQDs的相关成果尽可能汇总和展现,以对相关领域研究工作者提供一定参考,并对未来CA-GQDs较有前景的研究方向进行了展望。     

多级孔Beta沸石合成研究进展

沸石分子筛是许多工业过程中不可缺少的催化剂。其中,Beta沸石因其具有三维大微孔结构而成为生产广泛并且具有重要工业意义的沸石材料之一。与传统微孔Beta沸石相比,多级孔Beta沸石具有更小的空间位阻,更高的传质效率等诸多优点,从而能减少其在作为催化剂时积碳的形成,从而延长催化剂的使用寿命,提高催化剂利用效率。本文以Beta沸石为代表,从“自下而上”（直接合成）和“自上而下”（后期修饰）两种策略详细地介绍了多级孔沸石合成的研究进展,对硬模板剂法、软模板剂法、无介孔模板剂法、脱铝法和脱硅法进行了全面的介绍,并简要介绍了多级孔Beta沸石的特点,最后总结了各种合成方法的优点及存在的问题并对其未来发展前景进行了展望。     

Recent advances in hierarchically structured zeolites: synthesis and material performances

Hierarchically structured zeolites (HSZs) have attracted increasing attention in the last few years, thanks to their unique hierarchical porous structures combining micro- and mesoporosity and superior material performances, especially in the bulky molecules-involved catalysis and adsorption applications. In this Feature Article, the recent advances in the HSZs synthetic methodologies and material performances in catalysis are overviewed. Further, some perspectives for the future development of HSZs are discussed.