亞納米尺度下原位研究分子吸附擴散機制獲進展
【化工儀器網 項目成果】分子篩是一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽(泡沸石)或天然沸石，吸附能力高、選擇性強、耐高溫。分子篩廣泛用于有機化工和石油化工，也是煤氣脫水的優良吸附劑。在廢氣凈化上也日益受到重視。
近日，中科院精密測量院鄭安民研究團隊和清華大學陳曉、張晨曦、魏飛研究團隊合作在亞納米尺度下原位研究分子吸附擴散機制方面取得重要進展。采用分子篩皮米電鏡原位成像策略并結合從頭算分子動力學模擬，實現了小分子吸脫附行為和分子篩骨架結構動態演變的原位實時觀測。
研究首次發現了剛性分子篩的亞單胞拓撲柔性結構特點，揭示了分子擴散突破孔徑限制的微觀機制，在分子篩擇形催化基礎研究領域取得重大突破。
該研究表明，亞單胞拓撲柔性是多孔沸石分子篩材料與分子相互作用的固有結構特征，解決了長期以來關于大的分子擴散突破孔徑限制進入小的孔道的爭議，為分子篩新材料的設計、合成和分子篩催化機制的認識提供了全新的機理與實驗分析方法。
與此同時，該工作實現了在實空間下亞埃級分辨率下的分子動態行為和骨架結構實時演變的直接觀測，提供了一種在分子尺度上直接觀察和研究小分子在限域空間內吸附、擴散和催化反應中真實過程的研究范式，并為未來原位實時研究物質擴散和轉化過程建立起堅實基礎。
相關論文In situ imaging of the sorption-induced subcell topological flexibility of a rigid zeolite framework于近日發布于《SCIENCE(科學)》期刊。
參考來源：中國科學報
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