純硅分子篩的制備過程往往需要使用有毒氟化物、復雜后處理的脫鋁晶種、含氟合成的純硅晶種等。這帶來了一系列環境和經濟方面的挑戰，限制了純硅分子篩的廣泛應用。11月7日，記者從中國科學院大連化學物理研究所了解到，該所郭鵬研究員、劉中民院士團隊基于對分子篩微觀結構的理解，將上述難題逐一破解，開發出一種在無氟無晶種條件下合成純硅分子篩的通用新方法。
據了解，純硅分子篩在石油化工行業具有潛在的應用價值，可以用在吸附分離、催化等領域。純硅分子篩的制備通常采用傳統的水熱合成法。該方法是將硅源、有機結構導向劑、水、氫氟酸等反應原料以適當的比例混合在高壓釜中進行晶化，從而獲得純硅分子篩。傳統水熱合成法制備純硅分子篩所需結晶時間較長，并且難免會使用氫氟酸。氫氟酸具有極強的腐蝕性，對生產設備和操作人員來說都存在較大風險。
郭鵬介紹說：“關于純硅分子篩水熱合成法，研究者們已經做出了許多努力，目前主要發展為兩條路徑，其一是直接使用氫氟酸，其二是使用純硅晶種來誘導結晶。而純硅晶種的制備又需要氫氟酸參與或由硅鋁分子篩經酸處理脫鋁制備?！?/span>
“分子篩的性能與其微觀晶體結構密切相關。為了在純硅分子篩制備過程中徹底消除氫氟酸帶來的風險，我們基于在分子篩結構表征方面的經驗，對純硅分子篩結構特征從微觀層面上進行了研究，深入理解氟離子在純硅分子篩中穩定特定結構單元的導向機制，終于開辟了一條在無氟無晶種條件下合成純硅分子篩的綠色新方法?！惫i解釋道。這種方法被命名為“有機結構導向劑不適配法”。
該方法是研究人員通過篩選出新的硅源，即富含四元環的SOD型純硅分子篩，并選取與硅源結構不適配的有機結構導向劑而創建的，可以快速合成CHA、?BEA等15種純硅分子篩目標產物。這種新方法既提高了合成效率又具備普適性，解決了傳統氟體系水熱合成純硅分子篩所帶來的環境和經濟問題。
隨后，研究人員通過三維電子衍射和高分辨成像等技術，探究了CHA和?BEA兩種重要純硅分子篩的結晶機理。對有機結構導向劑不適配法合成的純硅分子篩的性能進行研究，他們發現純硅CHA分子篩具有分離丙烷和丙烯的性能;而純硅?BEA分子篩經直接離子交換法負載鋅物種后，可作為丙烷直接脫氫催化劑。
“在含氟體系下制備的純硅?BEA分子篩負載鋅物種比較困難，孔道內氟陰離子與有機結構導向劑陽離子平衡作用，鋅陽離子無法直接進行交換。但我們用新方法制備的純硅?BEA分子篩，孔道內不含氟陰離子，可以實現鋅陽離子與有機結構導向劑陽離子的直接交換，并且骨架的硅羥基可以穩定鋅物種，從而制備出負載鋅物種的分子篩催化劑。”郭鵬進一步解釋道。
郭鵬也談到了未來的工作計劃。他表示，目前通過新方法制備出純硅分子篩的拓撲結構都已經報道，希望通過此項研究工作的進一步開展，可以制備出具有全新拓撲結構的純硅分子篩。
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
蘇公網安備 32010502010057號
備案號：蘇ICP備2026013520號-2 “堅決打贏禁毒人民戰爭”專欄—法律法規
電話：025-8799064
會員服務部：86918841
信息部：86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
