近期，《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）杂志报道了一种新型分子筛HPM-16。这是一种高度空旷的硅锗酸盐分子筛，具有三维 12+10×10(12)×12+10 圆环的分子筛中断（interrupted）结构。其中，沿着b轴的10(12)圆环的孔道兼具交错的12圆环和10圆环，并形成了具有新奇的、介孔尺度 (~30.0 Å) 的管状有序超笼（supercage）。沿着c轴的10圆环孔道是集成式的（fused），即该方向上的10圆环彼此紧密堆积，以具有硅羟基的Q3类型的独立硅原子分隔。一方面，这种集成式的10MR孔道在分子筛结构中非常罕见，另一方面Q3硅原子的存在也同时使HPM-16同时具有亲水性和疏水性的特质。由高度空旷的具有三维12圆环的层堆积构筑形成的HPM-16结构兼具第二套三维10圆环的孔道系统，使得HPM-16是一个同时具有复合的大孔、中孔孔道的分子筛材料。与此同时，该分子筛也可以被顺利的脱锗稳定，展现了较高的热稳定性。
HPM-16分子筛的合成使用了一个较小尺寸的咪唑阳离子。在原位合成的时候，必须添加锗源才能导向其结构。由于晶体尺寸非常小，作者采用瑞典斯德哥尔摩大学邹晓冬教授课题组发展的三维电子衍射技术，连续旋转电子衍射（cRED），成功的解析了其结构，随后通过高分辨的同步辐射数据进行Rietveld精修，最终确定了HPM-16分子筛的精确结构。为了提高骨架稳定性，作者进行了一系列的脱锗实验，最终发现通过臭氧氧化脱去有机结构导向剂后，该分子筛表现出良好的热稳定性。此外，作者也推算了一系列的衍生结构并计算了其能量，其中HPM-16分子筛的相对最稳定的衍生结构即为最近该团队报道的NUD-3硅锗分子筛。
本工作由西班牙马德里材料科学研究所的Miguel A. Camblor教授指导完成，被选为Angew. Chem. Int. Ed. 的热点文章（hot paper），结构解析由斯德哥尔摩大学的博士后黎建完成，参与该工作的还有Zihao Rei Gao和Salvador R. G. Balestra。本文探索了分子筛领域的新型结构，丰富了分子筛理论，为未来的合成、催化、应用等诸多方面提供了潜在的有价值的材料。值得一提的是该团队近两年来利用连续旋转电子衍射 (cRED) 技术解析了一系列具有复杂结构的新型分子筛材料，如IDM-11、NUD-32、HPM-143。
HPM-16, a Stable Interrupted Zeolite with a Multidimensional Mixed Medium–Large Pore System Containing Supercages
Zihao Rei Gao, Salvador R. G. Balestra, Jian Li, Miguel A. Camblor
Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202106734
1.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202001740
2.https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cc/d0cc07333d
3.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202011801
点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊
X-MOL资讯