ZMQ-1用于重油高效转化示意图。中国科学院青岛生物能源与过程研究所供图

中国科学院青岛生物能源与过程研究所副研究员卢鹏和教授Valentin Valtchev团队与瑞典斯德哥尔摩大学教授邹晓冬合作，合成了一种全新的沸石分子筛ZMQ-1并解析了其结构。该分子筛的28元环尺寸已成功达到介孔尺寸范畴，可以让大分子轻松通过。12月12日，相关成果发表于《自然》。

沸石分子筛利用其微小的孔洞能够精确筛选出人们需要的分子，在化工、能源、环保等领域发挥着重要作用。但传统沸石分子筛的微孔尺寸均小于2纳米，无法处理大尺寸的大分子。

研究团队设计并合成了一种双季磷阳离子作为有机结构导向剂和模板剂，利用结构导向和空间填充双重作用，首次实现了本征介孔与微孔在原子层面的连接，成功制备出新型硅酸盐沸石分子筛ZMQ-1。利用一系列先进的表征技术，包括三维旋转电子衍射电镜、X射线粉末衍射等，研究团队成功解析了ZMQ-1的复杂结构。ZMQ-1拥有由28×10×10元环构成的三维孔道系统，其中28元环尺寸达到了22.32×11.84Å，这一尺寸已进入介孔范畴。

ZMQ-1分子筛展现出高的热和水热结构稳定性，以及丰富的酸性催化位点。在重油催化裂化反应中，与现有商业化分子筛催化剂相比，ZMQ-1表现出对轻质燃料较高的选择性，且产生的焦炭、液化石油气和干气等产物较少。

这一新型沸石分子筛的成功制备，为分子筛材料领域的发展提供了新思路和新方向。独特的介孔结构和稳定的化学性质意味着ZMQ-1可以在化学工业中处理更大的分子。此外，该材料在精细化学品生产和气体吸附存储等领域有广阔的应用前景，不仅可以提高生产效率，还可以减少能源浪费和环境污染。在“双碳”背景下，该材料的发展和应用，将为石油化工、煤化工和精细化工的产业升级提供契机。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08206-1

（原载于《中国科学报》 2024-12-13 第1版 要闻）