Y沸石分子篩脫鋁機理研究獲新進展

　　中國科學院武漢物理與數學所波譜與原子分子物理國家重點實驗室的鄧風研究組在Y沸石分子篩脫鋁修飾機理的研究方面取得重要進展，相關研究結果于10月7日在《德國應用化學》 (Angew. Chem. Int. Ed.)在線發表。

　　Y沸石分子篩是石油化工生產中應用得最廣泛的分子篩催化劑之一。自從人們發現對Y沸石分子篩進行脫鋁改性修飾后其催化性能得到顯著提高的現象以來，沸石分子篩脫鋁修飾的機理一直吸引了眾多學者的廣泛關注。但是由于缺乏有效的表征手段，對于脫鋁分子篩中非骨架鋁的結構、各種活性鋁物種的空間鄰近性和相互作用等關鍵科學問題一直都不很清楚。

　　二維27Al雙量子魔角旋轉（DQ-MAS）技術是近年來才發展起來的一種能夠探測Al-Al原子空間鄰近性（核間距離）的固體NMR實驗新技術。但是由于27Al DQ-MAS NMR實驗本身的檢測靈敏度很低，其應用一直受到限制。在前期工作中，鄧風研究組和與法國里爾科技大學的Jean-Paul Amoureux研究組合作，通過設計新的脈沖序列和相位循環，發展了一種能使檢測靈敏度得到3倍增強的二維27Al DQ-MAS固體NMR新技術（J. Magn. Reson. 2009, 200, 251）。利用該新技術和波譜與原子分子物理國家重點實驗室的800MHz高場核磁共振實驗平臺，鄧風研究組首次得到了Y沸石分子篩的二維高分辨27Al DQ-MAS NMR譜，并觀測到了脫鋁Y分子篩中各種活性鋁物種的空間鄰近性以及非骨架鋁物種隨著脫鋁程度增加的演化過程，揭示了Y沸石分子篩脫鋁修飾的機理。這些研究結果從另一個角度證實了該研究組先前提出的在脫鋁分子篩中不同活性心之間存在協同作用使得催化性能增強的觀點 (J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11161; J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 14486; Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3895)，同時也將為沸石分子篩催化劑的脫鋁修飾和改性提供一定的指導。所發展的靈敏度增強的二維27Al DQ-MAS固體NMR新技術也可以用于其它類型沸石分子篩和各類含鋁功能材料的研究。

　　該項研究得到了國家自然科學基金重點項目(20933009)和國家自然科學基金面上項目(20773159和20703058)的大力支持。

二維27Al DQ-MAS NMR譜

沸石分子篩脫鋁機理