分子篩三環(huán)橋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)可能有助于合成新分子篩應(yīng)用于清潔能源和碳捕集領(lǐng)域

分子篩是煉油和將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料最常用的催化劑之一?；瘜W(xué)家和相關(guān)研究人員一直在探索分子篩的形成機(jī)理。馬薩諸塞州立大學(xué)阿默斯特分校的研究人員發(fā)現(xiàn)分子篩具有新的納米級(jí)孔結(jié)構(gòu)。據(jù)最近一期《Journal of the American Chemical Society》封面故事的介紹，該團(tuán)隊(duì)使用系統(tǒng)分析和拉曼光譜技術(shù)，借助量子力學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)“三環(huán)橋”納米級(jí)新結(jié)構(gòu)。該研究提供的新方法不僅可用來(lái)觀察分子篩晶體的精確結(jié)構(gòu)，還可用來(lái)解釋分子篩的多孔結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并有助于合成新的、針對(duì)清潔能源和碳捕集等領(lǐng)域的分子篩。

分子篩合成中的前軀體結(jié)構(gòu)尺寸屬于中等，落在納米級(jí)測(cè)試的“盲點(diǎn)”——對(duì)于原子級(jí)和官能團(tuán)結(jié)構(gòu)分析來(lái)說(shuō)研究對(duì)象“太大”，而對(duì)X射線分析來(lái)說(shuō)又太無(wú)序。他們認(rèn)為，相比之下，拉曼光譜“已成為探測(cè)各種中等規(guī)模材料結(jié)構(gòu)的有力工具”。這種方法擴(kuò)展了拉曼光譜的結(jié)構(gòu)分析功能，實(shí)現(xiàn)了將三環(huán)橋概念引入分子篩結(jié)構(gòu)形成機(jī)理的研究。

到目前為止，為改善性能合成新結(jié)構(gòu)和組成的分子篩都是通過(guò)試錯(cuò)的方法，三環(huán)橋理論是揭示結(jié)晶途徑的新工具，開(kāi)啟了先進(jìn)催化和分離材料的主動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)程。

研究人員發(fā)現(xiàn)三環(huán)橋在分子篩形成過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，三環(huán)橋是由3個(gè)連接在一起的分子篩環(huán)組成的。在此基礎(chǔ)上，他們發(fā)現(xiàn)了分子篩鍵角和拉曼頻率之間的精確關(guān)系，精確找出分子篩結(jié)晶過(guò)程中形成的結(jié)構(gòu)。