全新三维小孔磷铝分子筛分析研究分析

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员郭鹏和刘中民院士团队合成了一种全新的小孔磷铝分子筛DNL-17，采用先进的3D电子衍射技术分析其复杂的晶体结构。相关成果发表在《美国化学会志》上。

磷铝分子筛是一种晶态磷铝酸盐材料，由磷氧四面体和铝氧四面体通过共氧顶点相互连接而成，具有规则的孔或笼状结构。其中，具有三维穿孔孔径的小孔磷铝分子筛因其在气体选择性吸附和能量储存方面的独特能力而备受关注。目前，生成这种全新的三维小孔磷铝分子筛主要面临两个挑战，一是缺乏对机构结构导向机制的理解;其次，由于磷铝分子筛的晶体尺寸通常在微纳米甚至纳米水平，很难有效分析传统的单晶X射线衍射方法。

在这项工作中，研究人员选择多头季铵盐作为一种新型的纳米小孔磷铝分子筛，通过对其碳链长度和端基尺寸的精细调节，将其命名为“DNL-“十七”。此外，该团队利用3D电子衍射技术直接确定了DNL-17的复杂晶体结构。研究表明，DNL-17具有小孔8×8×8元环三维贯穿孔道，其骨架结构包括4种不同类型的分子筛笼，复杂的堆垛序列沿C轴构成高达24层。结合理论计算和固体核磁碳谱表征结果，研究人员揭示，在DNL-17生成过程中，一些机构导向剂使用不同的结构来稳定不同的分子筛笼。

这一发现证实了有机结构导向剂可以通过不同的结构构建新的磷铝分子筛结构，为新型分子筛的设计和生成提供了新的思路。此外，研究还发现，DNL-17在正丁烷和异丁烷分离过程中具有良好的选择和吸附性能。