铝在ITQ-24和ITQ-33沸石分子筛合成过程中导向作用的核磁共振研究

The field of zeolite synthesis is very important for chemical understanding and discovery of new materials. Recently the synthesis work from the labs of Professor Avelino Corma in Valencia Spain showed novel approaches to obtain extra-large pore size zeolites such as ITQ-24 and ITQ-33. Those extra-large pore size zeolites have high potential applications in petroleum industry, especially for heavy oil molecular catalysis. Therefore it is very important to understand the crystallization mechanism of those extra-large pore size zeolites. Liquid NMR techniques will be used to identify the species in precursor solution and study the interactions between those small structures and SDA (structural directing agent); then solid state NMR techniques , together with XRD,SEM,TEM and chemical analysis, will be used to study the structural directing roles of Al playing in ITQ-24 and ITQ-33 zeolites crystallization process. The crystallization mechanism is the key to design and synthesize new and high efficient zeolite catalysts. The differences of structural directing roles of Al playing in basic and neutral conditions will also be concerned.

ITQ-24和ITQ-33分子筛是非典型的硅锗酸盐类的ITQ分子筛，铝是必须加入的元素，而且在晶化过程中起着结构导向的作用。本项目应用液体和固体NMR技术并结合其他手段（如XRD、TEM、SEM等）研究ITQ-24和ITQ-33这对硅铝锗沸石分子筛的晶化过程（即从溶胶到晶体形成的过程），以发现铝的结构导向作用和分子筛的合成机理。首先是通过研究溶胶阶段中各种小结构单元的结构和组成，揭示结构导向剂对小结构组装基元自组装过程的导向作用；其次，通过应用固体核磁共振技术监测沸石分子筛晶化的过程，了解硅铝锗氧化物小结构基元连续成键的自组装过程及形成分子筛晶体骨架的过程；最后，通过一维和二维的固体核磁技术揭示铝的在ITQ-24和ITQ-33分子筛晶化过程中的结构导向作用和分子筛的合成机理，为新型超大孔径沸石分子筛的定向合成提供指导。

本项目的名称是“铝在ITQ-24和ITQ-33沸石分子筛合成过程中导向作用的核磁共振研究”。由于浙江大学肖丰收教授研究组发现和发展了无溶剂法合成分子筛，这一创造性的合成方法，引起了国际国内分子筛领域的专家学者的广泛关注。而且这一合成方法是中国科学家首次在分子筛合成领域的突破性贡献，肖丰收教授研究组也需要核磁共振方面的专家对无溶剂法合成分子筛晶化机理进行深入的研究。所以我依据这些国际国内最新研究重点的情况，我调整了我的研究计划和工作重点：首先，通过应用固体核磁共振技术研究了磷铝分子筛AlPO4-5的晶化过https://isisn.nsfc.gov.cn/egrantweb/project/rptcompletion/enter###程并给出了它的晶化机理，文章发表在JACS上，本人是这个文章的通讯作者之一；其次，由于本项目研究的重心在于铝在分子筛合成过程中的导向作用，通过应用固体核磁共振技术研究了NaA分子筛的晶化机理，文章发表在Microporous and Mesoporous Materials 杂志上；再次，在研究ITQ系列分子筛的晶化机理过程中，发现含锗双四元环的导向作用是研究的首要解决的重点，所以通过应用固体核磁共振技术分析了含锗双四元环在合成ITQ-13的导向作用，为了简化研究，再合成的ITQ-13分子筛中没有引入铝，文章在整理中；最后，通过应用固体核磁共振技术分析了含锗双四元环及铝元素在合成ITQ-33沸石分子筛的导向作用，文章在整理过程中。