Y沸石分子筛脱铝机理研究获新进展

2010-10-28 14:01 来源: 中国科学院
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  中国科学院武汉物理与数学所波谱与原子分子物理国家重点实验室的邓风研究组在Y沸石分子筛脱铝修饰机理的研究方面取得重要进展,相关研究结果于10月7日在《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed.)在线发表。

  Y沸石分子筛是石油化工生产中应用得最广泛的分子筛催化剂之一。自从人们发现对Y沸石分子筛进行脱铝改性修饰后其催化性能得到显著提高的现象以来,沸石分子筛脱铝修饰的机理一直吸引了众多学者的广泛关注。但是由于缺乏有效的表征手段,对于脱铝分子筛中非骨架铝的结构、各种活性铝物种的空间邻近性和相互作用等关键科学问题一直都不很清楚。

  二维27Al双量子魔角旋转(DQ-MAS)技术是近年来才发展起来的一种能够探测Al-Al原子空间邻近性(核间距离)的固体NMR实验新技术。但是由于27Al DQ-MAS NMR实验本身的检测灵敏度很低,其应用一直受到限制。在前期工作中,邓风研究组和与法国里尔科技大学的Jean-Paul Amoureux研究组合作,通过设计新的脉冲序列和相位循环,发展了一种能使检测灵敏度得到3倍增强的二维27Al DQ-MAS固体NMR新技术(J. Magn. Reson. 2009, 200, 251)。利用该新技术和波谱与原子分子物理国家重点实验室的800MHz高场核磁共振实验平台,邓风研究组首次得到了Y沸石分子筛的二维高分辨27Al DQ-MAS NMR谱,并观测到了脱铝Y分子筛中各种活性铝物种的空间邻近性以及非骨架铝物种随着脱铝程度增加的演化过程,揭示了Y沸石分子筛脱铝修饰的机理。这些研究结果从另一个角度证实了该研究组先前提出的在脱铝分子筛中不同活性心之间存在协同作用使得催化性能增强的观点 (J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11161; J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 14486; Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3895),同时也将为沸石分子筛催化剂的脱铝修饰和改性提供一定的指导。所发展的灵敏度增强的二维27Al DQ-MAS固体NMR新技术也可以用于其它类型沸石分子筛和各类含铝功能材料的研究。

  该项研究得到了国家自然科学基金重点项目(20933009)和国家自然科学基金面上项目(20773159和20703058)的大力支持。

二维27Al DQ-MAS NMR谱

沸石分子筛脱铝机理