南京大学化学化工学院黎建特聘研究员团队通过微晶电子衍射技术（MicroED）进行快速晶体结构解析，加速沸石分子筛材料合成优化过程，成功创制了两例以NJU命名的超大孔硅铝酸盐沸石分子筛NJU120-1和NJU120-2。相关研究成果以“Accelerated discovery of stable, extra-large-pore nano zeolites with micro-electron diffraction”为题，发表于Science期刊上（DOI: 10.1126/science.adv5073）。

创制先进材料和阐明构效关系是化学、材料、物理、生物医药等物质科学发展的基础与核心。以沸石分子筛（zeolite）为代表的无机微孔材料由于其具有孔径分布均一、孔道结构规整、活性中心可调、比表面积大、稳定性好等特性，广泛用于绿色催化、吸附分离、离子交换等领域，多次引领能源、化工、环境领域里程碑式变革。新结构沸石分子筛的创制和应用是能源、化工、环境等众多领域技术变革的源头创新之一。但新结构沸石分子筛材料难设计合成且不易制备高质量单晶，其结构分析主要依赖于多晶粉末样品，因此，突破晶体尺寸和样品纯度对沸石分子筛材料结构分析的限制是新结构分子筛创制过程中的巨大挑战。

近日，南京大学黎建研究员团队与中国石化石油化工科学研究院林伟教授团队和香港理工大学林聪研究助理教授团队合作，利用黎建课题组自建的微晶电子衍射技术平台（Sci. China Chem. 67, 4158–4166 (2024)）在同一沸石分子筛合成体系中仅合成32个不同组份的样品点发现了两例分别具有22×10×10元环和22×12×10元环孔道系统的新型三维稳定超大孔硅铝沸石分子筛NJU120-1和NJU120-2。

图1: NJU120-1和NJU120-2沸石分子筛的结构解析

NJU120-1为纳米片状型貌，厚度仅约8纳米，对应约1.5个晶胞；NJU120-2为纳米棒状型貌，尺寸约为50纳米×250纳米。黎建团队利用微晶电子衍射技术在纳米晶体结构解析的优势，在含有杂质的样品中快速解析得到了NJU120-1和NJU120-2的晶体结构，加快了合成条件的优化。

图2: NJU120- 1和NJU120- 2分子筛的电子显微镜结构表征。

NJU120-1和NJU120-2分子筛具有高的水热和热稳定性，约1.2纳米的超大孔径和纳米尺度形貌，使得其在催化裂化（FCC）反应中展现出优异的重油转化率和轻质燃料（汽油、柴油和液化石油气）选择性，其实验室的初步催化性能甚至超越工业上高度优化的超稳Y沸石分子筛（USY，FAU结构），且表现出良好的循环稳定性，在5次再生后催化裂化性能无明显衰减。

图3: NJU120- 1和NJU120- 2分子筛重质石油催化裂化性能

（摘自 南京大学化学化工学院）