米乐m6官方网站 通过预先排列基本块并连接它们来合成沸石

国立先进产业技术研究所（以下简称“AIST”）催化化学跨学科研究中心杂原子化学团队 Toshiki Nishitoba 特别研究员，AIST Masayasu Igarashi 高级首席研究员，材料和化学领域 Kazuhiko Sato 助理主任：国家研究开发机构新能源和产业技术综合开发组织 (NEDO) 和日本科学技术振兴机构 (JST) 的项目，沸石单晶X射线结构分析和透射电子显微镜揭示了其详细结构。

沸石复合结构单元（复合建筑单位：CBU）d6r原硅酸笼式十二角相机 (Q₁₂H₁₂)氢键并保留这个数组脱水缩合合成沸石。这种新的合成方法是一种开发沸石的新方法，经过优化以满足各种需求。催化剂是啊分子筛等的开发，该成果详细内容将于10月3日（美国东部时间）在美国学术期刊上发表材料化学

沸石具有规则排列的孔隙，孔隙内具有催化活性位点，因此可用作化学工业的催化剂、环境净化催化剂气体分离领域合成的沸石大多是碱性、高温高压热液条件复合以有机物为模板合成高性能沸石的合成方法，晶种)促进结晶并使用锗和硼等杂原子控制键形态的方法。然而，在水热条件下的合成中，沸石的结晶和溶解是可逆进行的，导致各种非晶态的硅酸盐为了克服这个问题并获得各种应用所需的晶体结构和原子排列，正在开发旨在转移沸石部分结构和复杂结构单元的合成方法。然而，与上述合成方法一样，这些合成方法都是在水热条件下进行，因此沸石形成过程仍然复杂，导致难以精确设计和合成高性能、高功能沸石。

AIST 一直致力于二氧化硅 (SiO₂的基本单元）₄)、其二聚体、环状三聚体、环状四聚体、原硅酸笼八聚体(Q₈H₈)，笼式十二角体 (Q₁₂H₁₂)。2017 年 7 月 27 日 AIST 新闻稿）。最近，Q₈H₈的八个顶点处呈放射状存在的羟基。并形成氢键，Q₈H₈构建了 1D、2D 和 3D 网络“氢键无机框架 (HIF)'' 正在开发中 (2021 年 12 月 10 日 AIST 新闻稿）。这次，我们开发了一种在保持HIF晶体结晶度的同时可以进行脱水缩合的工艺，从而开发出了一种可以使氢键形成的工艺。硅氧烷键，我们开发了一种合成沸石的方法，其基本结构如图1所示。

请注意，本次研发基于“有机硅功能化学品制造工艺技术开发”（2014-2021 年，JPNP14003）、“材料开发、产学合作等综合开发/高级有机硅材料开发工程师培训特别课程”（2022-2024 财年，JPNP06046）、日本科学技术振兴机构（JST）战略创意研究促进项目由 PRESTO“原子和分子的自由排列、性质和功能”（FY2022-2025，JPMJPR22A1）支持。

我们想到，如果能够在保持HIF晶体结晶度的同时实现脱水缩合，我们就可以开发出比传统方法更合理的沸石合成方法。问₁₂H₁₂组成的HIF晶体脱水和缩合的过程。在保持其结晶度的同时，成功开发了一种新的沸石合成方法。合成的沸石形成新的骨架，被命名为UPZ-1（单元预组织沸石）。

新型沸石合成方法是通过在酸性条件下脱水缩合，然后高温加热实现的。对于图1所示的HIF晶体，第一次反应采用乙酸作为溶剂，加入催化量的胺或铵盐作为反应促进剂，在140℃下加热促进部分脱水缩合，得到中间体。通过将该中间体进一步加热至750℃，脱水缩合完全进行，合成了新的沸石（UPZ-1）（图2）。

当使用光学显微镜观察时，发现所获得的UPZ-1对于沸石来说是非常大的晶体，尺寸约为80μm，并且具有与用作起始材料的HIF晶体类似的晶体外形。图3显示了单晶X射线结构分析揭示的结构。 UPZ-1的晶体结构在b轴方向上由交替的硅四元环(4R)和硅六元环结构(6R)组成，在c轴方向上由交替的硅四元环(4R)和硅八元环结构(8R)组成。另一方面，在用作起始材料的HIF晶体中，除了来自基本骨架结构的6元硅环(6R)之外，还观察到由氢键形成的4元硅环(4R')和8元硅环(8R')。比较各自的结构，发现HIF晶体中由氢键构成的硅四元环(4R)和硅八元环(8R)之间的氢键位点在UPZ-1中为Q₁₂H₁₂顺序。

图4显示了使用透射电子显微镜详细分析UPZ-1的晶体结构的观察结果。观察到的原子排列与单晶X射线结构分析结果一致，HIF晶体中的Q₁₂H₁₂序列。

为了使用沸石作为催化剂或分子筛，需要高耐热性和适合反应的孔径。未来，我们的目标是通过制造各种HIF晶体并进行脱水缩合来合成满足各种需求的高功能沸石。

已出版的杂志：材料化学
论文标题：通过预组织复合建筑单元脱水缩合合成沸石
作者：Toshiki Nishitoba、Tomohiro Matsumoto、Fujio Yagihashi、Junichi Satou、Takashi Kikuchi、Kazuhiko Sato 和 Masayasu Igarashi
DOI：https://doiorg/101021/acschemmater4c01848

沸石

具有微孔的结晶二氧化硅 (SiO₂) 化合物。它可以用杂原子（B、Al、Ti等）取代部分Si原子，在催化剂、分子筛（吸附剂、分离膜）、离子交换等方面有着广泛的应用。[返回来源]

单晶X射线结构分析

用 X 射线照射样品并根据衍射图分析其晶体结构。[返回参考源]

透射电子显微镜

使用电子（电子束）代替可见光，放大并观察穿过它的电子束的显微镜。[返回来源]

复合结构单元

构成沸石骨架结构的基本单元的几何分类。[返回来源]

d6r

复合结构单元之一。双六元环的缩写。证明公式为 Si₁₂O₁₈[返回来源]

原硅酸

一种具有四个羟基（-OH）与一个硅原子键合的化合物。化学式Si(OH)₄它是一种呈弱酸性的化学物质，是二氧化硅和沸石的基本单元。[返回来源]

Q₁₂H₁₂

原硅酸笼型十二聚体的缩写，分子式为[Si₁₂O₁₈][哦]₁₂硅氧烷化合物被称为 M (n = 1)、D (n = 2)、T (n = 3) 和 Q (n = 4) 单元，具体取决于与硅原子键合的氧原子数量 (n = 1 至 4)。[返回来源]

氢键

氢原子和具有孤对电子的原子之间形成的非共价吸引力相互作用。[返回来源]

脱水缩合

两个分子各自失去一个氢原子和一个羟基 (-OH)，释放一个水分子，然后分子结合形成新化合物的反应。[返回参考源]

催化剂

在化学反应中，通过降低活化能来提高反应速率和选择性的物质。其结构在化学反应前后不发生变化，可参与重复反应。[返回来源]

分子筛

一种具有根据分子大小进行筛选的物质。沸石被用作分子筛，因为它们具有分子大小均匀的孔。[返回来源]

气体分离

一种从多种气体的混合物中分离特定气体的技术。使用沸石、天然气和 CO 进行气体分离₂的分离[返回来源]

热液条件

以水为溶剂在高温高压下进行化学反应的条件。主要用于合成无机结晶物质，许多沸石都是在水热条件下合成的。[返回来源]

晶种

一种小型单晶，可以放置在饱和或过饱和溶液中以生长更大的晶体。[返回来源]

非晶态

不具有规则结构且原子排列不规则的物质（例如玻璃、橡胶、塑料等）。[返回来源]

硅酸盐

金属氧化物和二氧化硅SiO₂组成在沸石的合成中，结晶通过碱金属盐进行。[返回来源]

氢键无机框架 (HIF)

一种具有周期性的结晶无机化合物，由氢键形成的无机化合物网络组成。[返回来源]

硅氧烷键

硅-氧-硅(Si-O-Si)键。[返回来源]

• 200年之谜结束，基本玻璃单元结构确定
• 首次成功平行堆叠苯分子
• 成功分离原硅酸并阐明二氧化硅的基本结构（AIST 杂志，2023 年 11 月 15 日）