近期，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心生物基材料與仿生構(gòu)筑研究部矯義來(lái)博士與英國(guó)曼徹斯特大學(xué)范曉雷博士和Carmine D’Agostino博士合作制備出高活性低硅鋁比中空Z(yǔ)SM-5沸石催化劑，研究成果在化學(xué)頂級(jí)期刊Angewandte Chemie International Edtion在線刊登，獲得編輯高度評(píng)價(jià)（very important）。
ZSM-5型沸石由于其微孔結(jié)構(gòu)（0.51-0.56 nm）和可調(diào)變的固體酸特性，在石油裂解、石化產(chǎn)品精制方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。由于沸石微孔限制反應(yīng)物傳質(zhì)，近幾十年以來(lái)研究重點(diǎn)一直是提高反應(yīng)物對(duì)沸石酸性位的可接觸性以提高其催化活性。通常采用堿液后處理選擇性脫硅刻蝕出晶內(nèi)介孔來(lái)提高沸石酸性位的可接觸性。但是由于沸石母相中四配位鋁對(duì)脫硅起抑制作用，這種方法只適用于合成硅鋁比較高的ZSM-5型沸石，合成具有良好可接觸性的低硅鋁比ZSM-5型沸石仍是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。
此項(xiàng)研究通過(guò)高溫快速老化沸石合成母液制備出含有非骨架鋁的沸石母相，而后，通過(guò)四丙基氫氧化銨溶解、再結(jié)晶將非骨架鋁轉(zhuǎn)化為骨架鋁，同時(shí)形成中空結(jié)構(gòu)。該方法的新穎性在于，采用含有非骨架鋁的沸石作為母相，打破了四配位骨架鋁對(duì)沸石溶解、再結(jié)晶的限制，從而制備出硅鋁比低至16的中空Z(yǔ)SM-5型沸石。低硅鋁比中空Z(yǔ)SM-5型沸石在碳?xì)浠衔锪呀庵?，尤其是在大分子碳?xì)浠衔锪呀庵斜憩F(xiàn)出高活性、高穩(wěn)定性和高丙烯選擇性的顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)脈沖場(chǎng)梯度核磁共振（PFG-NMR）研究了沸石催化劑的傳質(zhì)特性，表明低硅鋁比中空Z(yǔ)SM-5型沸石優(yōu)異的催化性能來(lái)源于大量的可接觸酸性位。該方法不僅適用于合成低硅鋁比中空Z(yǔ)SM-5型沸石，也為其它中空雜原子摻雜沸石合成提供了可行的技術(shù)路線。
該項(xiàng)研究工作得到了留學(xué)基金委、沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心和歐盟地平線2020項(xiàng)目的資助。
該論文沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心為第一通訊單位，矯義來(lái)博士為第一作者，矯義來(lái)、范曉雷和Carmine D’Agostino博士為共同通訊作者。
圖1 低硅鋁比中空Z(yǔ)SM-5沸石合成技術(shù)路線示意圖
圖2 XRD和固體核磁鋁譜、硅譜表征結(jié)果
圖3 透射電鏡表征結(jié)果
圖4 催化性能表征結(jié)果
圖5脈沖場(chǎng)梯度核磁共振（PFG-NMR）表征結(jié)果
