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祝贺！蚌埠医学院首篇《Science》诞生！世界级成果！

2021-12-30 17:20:01 0 1798

一、研究背景

沸石是一种微孔铝硅酸盐矿物，通常被用作商业吸附剂和催化剂。“沸石”一词最初是由瑞典矿物学家Axel Fredrik Cronstedt于1756年提出，他观察到快速加热这种被认为是辉沸石的物质，会从被该物质吸附的水中产生大量蒸汽。基于此，他称这种材料为“沸石”(zeolite)。

沸石是天然存在的，但也可在工业上大规模生产。截至2018年12月，已鉴定出245种独特的沸石骨架，已知有40多种天然沸石骨架。每一种新的沸石结构都经过了国际沸石协会结构委员会的审查，并获得以三个字母命名的名称。

需要具有多维互连超大孔的沸石——由12个以上的二氧化硅或氧化铝组成的环所限制的孔——来处理大分子。在过去的三十年中，已经成功地合成了28种超大孔沸石，但是有几个因素限制了它们的适用性。首先，这些沸石中的大多数需要合成锗(Ge)，这增加了它们的成本并严重降低了它们的热和水热稳定性。第二，许多是“中断的框架”，而不是真正的沸石。这种框架包含一些不共享所有顶点的四面体，这可能会降低鲁棒性(，并且包含通常会减少孔隙空间的悬空羟基。唯一报道的具有多维超大孔的沸石(-ITV，-CLO，-IFU，-IRY，-IFT)都是本质上稳定性低的间断锗硅酸盐或磷酸镓。在稳定的全连接硅铝酸盐沸石中，没有一种沸石具有多维超大孔系统，但在几十年前发现的拓扑中最多具有12MR大孔(*BEA、FAU和EMT)。最近报道的具有已知SBS和SBS/SBT拓扑结构的铝硅酸盐PST-32和PST-2具有确保良好热稳定性的铝硅酸盐组成，并且它们类似于FAU的孔结构允许它们与这种成功的催化剂竞争。在开发更开放稳定的沸石方面长期缺乏进一步的改进，这可能表明铝硅酸盐表现出的多孔性可能存在某种根本的限制。

二、研究成果

沸石是具有重要工业应用的结晶多孔材料，包括在催化和吸附分离过程中的应用。进入和离开它们的内部受限空间(在那里发生吸附和反应)受到它们的孔隙的限制。精细化学工业和石油加工需要具有能够处理较大分子的较大孔隙的稳定的多维沸石，而石油加工仍然是世界燃料所依赖的。目前已知的超大孔沸石显示出较差的稳定性和/或缺乏孔的多维性，限制了它们的用途。为解决这个世界难题，蚌埠医学院陈飞剑副教授、中国石油大学(华东)陈小博教授、安徽ZEO 新材料科技有限公司Li Jian和西班牙马德里材料科学研究所Miguel A. Camblor等人合作报道了一种坚固的、完全互连的铝硅酸盐沸石ZEO-1，具有相互交叉的三维超大孔和三维大孔。ZEO-1在1000 ℃下是稳定的，具有非凡的比表面积(每克1000平方米)，并显示出作为催化裂化催化剂的潜力。相关研究工作以“A stable aluminosilicate zeolite with intersecting three-dimensional extra-large pores”为题发表在国际顶级期刊《Science》上。论文的第一作者是蚌埠医学院化学教研室的林清芳、安徽 ZEO 新材料科技有限公司高子豪和北京大学化学与分子工程学院林聪，论文的第一通讯单位是蚌埠医学院。据报道，这是蚌埠医学院首篇《Science》，祝贺！

三、图文速递

图1. ZEO-1的结构解析和精修图

图2. ZEO-1 中的三个超级笼和通道系统

作者报道了ZEO-1(安徽ZEO新材料科技有限公司1号沸石)，一种具有多维互联超大孔体系的铝硅酸盐沸石。这种硅铝酸盐具有高二氧化硅含量(硅/铝= 14.5)和具有高热稳定性和水热稳定性的非间断沸石骨架。ZEO-1的孔隙系统包含超大三维(3D) 16MR和大3D 12MR通道，具有高互连性，导致三种类型的具有四个16MR和/或12MR窗口的超级笼。这些特点使ZEO-1成为骨架密度最低、表面积超高的稳定沸石之一。它的开放框架具有沿三个垂直方向可通过16MR窗口进入的大空腔(构成3D超大16MR孔隙系统)，并且在其孔隙中存在活性酸位点，使得重油在流化催化裂化(FCC)过程中对燃料和商品[汽油、柴油和液化石油气(LPG)]具有良好的转化和选择性，可与高度优化的12MR沸石USY(超稳定Y沸石；FAU拓扑)相媲美。

图3. ZEO-1的超大孔允许大分子进入和处理

正如预期的那样，ZEO-1允许比FAU更大的分子进入。尽管ZEO-1和USY都很容易吸附亚甲基蓝，ZEO-1吸附的大尼罗红比USY在饱和时多40倍(图3A)。对于将重油馏分转化为更轻、更有价值的产品的催化裂化，改进的催化剂可以提高燃料和商品的产量。目前，具有3D 12MR通道和大型超级笼的Y型沸石(FAU)是催化裂化催化剂的主要活性组分。

四、结论与展望

最后介绍一下，蚌埠医学院（Bengbu Medical College）是安徽省省属普通高等医学院校，是国家首批具有学士和硕士学位授予权单位、国家首批卓越医生教育培养计划试点高校、国家首批大学生创新创业训练计划试点高校、国家首批临床医学硕士专业学位研究生培养模式改革试点高校、教育部硕士研究生推免高校、国家级大学生创新创业实践基地、国家级大学生校外实践教育基地、教育部临床医学“5+3”改革试点高校、安徽省高校综合改革首批试点单位、安徽省院士工作站和博士后岗位设置单位，是暨南大学、陆军军医大学博士研究生联合培养单位。

学校创建于1958年7月，由原上海第二医学院分迁和安徽医学院援建而成，1968年改称蚌埠反修医学院，1970年9月，与安徽医学院合并，改名为安徽医学院蚌埠分院，1974年6月，恢复称蚌埠医学院。学校现有6个一级学科硕士学位授权点和5个硕士专业学位授权类别，36个二级学科授权点，临床医学学科进入美国基本科学指标（ESI）全球排名前 1%。

再次祝贺蚌埠医学院，期待取得更多突破！

五、文章官网链接

链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk3258

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