沸石是石油化工業(yè)中廣泛應用的晶體材料，也是製造精細化學品的關鍵催化劑，而鋁是沸石材料活性中心的來源。香港理工大學（理大）團隊的研究成功揭示鋁原子在沸石骨架的精確位置，有望用於設計效能更高和更穩(wěn)定的催化劑，提高石油化工產(chǎn)品的產(chǎn)量、實現(xiàn)高效的再生能源儲存和空氣污染管制，促進沸石在相關領域的應用。研究成果已於國際期刊《科學》發(fā)表。
理大今日（10日）表示，研究由理大應用生物及化學科技學系催化及材料學講座教授曾適之教授、副教授勞子桓教授，以及第一作者研究助理教授李光超博士帶領，與牛津大學及中國科學院精密測量科學與技術創(chuàng)新研究院合作開展。
沸石具有清晰的微孔結(jié)構、高表面積，以及可調(diào)節(jié)酸鹼度等特性，在石化提煉、環(huán)保催化劑及精細化學品合成過程中是不可或缺。沸石中的鋁原子分布會影響分子吸附物的幾何形狀、催化活性，以及形狀和尺寸的選擇性。然而，鋁原子在沸石骨架的精確位置及分布，以及其對沸石催化行為的影響，一直是科學界未解決的難題。
研究由理大應用生物及化學科技學系催化及材料學講座教授曾適之教授帶領。
團隊研究了實驗室合成及商用的兩類H-ZSM-5沸石，以拉近基礎研究與實際工業(yè)應用之間的差距，並優(yōu)化H-ZSM-5，實現(xiàn)更高效的催化製程。團隊運用創(chuàng)新的方法，利用專為探測材料晶體結(jié)構而設的工具，包括「同步輻射共振軟X射線衍射」及「探針輔助固態(tài)核磁共振」（SSNMR），結(jié)合分子吸附方法，成功揭示分子與鋁活性位點的互動作用，並在商用H-ZSM-5沸石骨架結(jié)構內(nèi)找到單一及成對鋁原子的精確位置，在鋁原子定位上取得突破。
研究成果將有助製造更高效、更具選擇性的催化劑，其應用不限於石油化工產(chǎn)品，還可惠及再生能源和污染控制等產(chǎn)業(yè)，促進可持續(xù)發(fā)展，減少對環(huán)境的影響。在煉油石化應用方面，可提高汽油和液體燃料原料「烯烴」的產(chǎn)量及質(zhì)量，同時降低能耗。如應用於環(huán)保催化劑，可更有效舒緩空氣污染問題。在再生能源與生物燃料應用方面，則有助實現(xiàn)更高效的氫氣存儲和利用，有助推動氫能經(jīng)濟的發(fā)展。
此外，團隊會積極與工業(yè)夥伴緊密合作，促進研究成果轉(zhuǎn)化落地。綠色化學與可持續(xù)催化是理大大亞灣技術創(chuàng)新研究院的重點研究方向之一，團隊將借助研究院的龐大網(wǎng)絡和科研優(yōu)勢，與當?shù)厥突て髽I(yè)合作，攜手推動創(chuàng)新轉(zhuǎn)化研究，加速先進沸石催化劑的商業(yè)應用。目前，理大擁有全港唯一一部SSNMR設施，也將引入粵港澳大灣區(qū)及華南地區(qū)首部「動態(tài)核極化SSNMR（DNP-SSNMR）光譜儀」，進一步提升研究工作的進度。
頂圖：理大應用生物及化學科技學系研究團隊成功揭示沸石結(jié)構內(nèi)單一及成對鋁原子的精確位置。圖為副教授勞子桓教授（右）、研究助理教授李光超博士（左），以及理大擁有的全港唯一一部「探針輔助固態(tài)核磁共振光譜儀」。
團隊運用創(chuàng)新方法，利用專為探測材料晶體結(jié)構而設的工具「同步輻射共振軟X射線衍射」，並結(jié)合分子吸附方法，揭示分子與鋁活性位點的互動作用。
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