突破性新型沸石分子篩，更高效將重油轉為高價值燃料
沸石分子篩是種微孔結晶材料，在化學、能源、環保等領域廣泛應用。最近，科學家開發一種新型沸石分子篩，進一步解決傳統沸石難處理大分子的難題。
沸石是一種含有水架狀結構的鋁矽酸鹽礦物，因可以篩分不同大小的分子，所以又被稱為「分子篩」（Molecular sieve）。傳統沸石分子篩的微孔尺寸小於 2 奈米，此特性使其成為分子擇型催化、吸附分離關鍵，常應用於離子交換過程、吸附劑、催化劑，但這些微小孔隙同時也限制了沸石處理大尺寸分子的應用，因此開發具更大孔徑尺寸的沸石分子篩，一直是該領域科學家夢寐以求目標。
過去透過酸鹼蝕刻等後處理方式，可以將介孔（2～50 奈米）或大孔（大於 50 奈米）引入沸石分子篩，得到微孔、介孔、大孔複合的「多級孔」或「等級孔」分子篩材料，但這些後續引入孔通常尺寸不均，會削弱分子篩結晶度、酸強度、結構穩定性。
近日，中國青島能源所研究員 Valentin Valtchev、副研究員盧鵬帶領的團隊，開發出一種新型鋁矽酸鹽沸石（aluminosilicate zeolite）分子篩「ZMQ-1」，設計具有由 28×10×10 元環構成的獨特三維孔道系統，其中 28 元環尺寸達到 22.32×11.84 Å ，邁入介孔範疇。
新型分子篩除了解決先前嘗試製造介孔沸石面臨結構不穩定、酸度降低的挑戰，更重要的是 ZMQ-1 具有更高熱穩定性和水熱穩定性，有望明顯改善石化業催化製程。
團隊使用基於磷（雙季磷陽離子）的有機結構導向劑（OSDA），有助形成介孔框架，與傳統銨基 OSDA 相比，鏻基 OSDA 具有更強的正電荷和更高穩定性，能合成穩定介孔結構。
與商業化沸石分子篩催化劑相比，含磷 ZMQ-1 沸石分子篩在重油催化裂解反應中表現出對輕質燃料（汽油、柴油）較高的選擇性，且產生的焦炭、液化石油氣、乾氣等產物也較少，這種獨特介孔結構和穩定化學性質，有望在大尺寸分子催化轉化、吸附分離工業應用發揮重要作用。
新論文發表在《自然》（Nature）期刊。
（首圖來源：《自然》期刊）