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于吉红院士&徐君团队，最新JACS！

来源：时间：2023-10-18 09:38:16 浏览：1022次

第一作者：Qiang Zhang

通讯作者：于吉红院士和徐君研究员

通讯单位：吉林大学、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院

DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c04031

研究背景

沸石（Zeolite）结晶被认为是一个高度复杂的化学过程，源于由多种前体物质组成的生长溶液的非均质性，如单体（钠离子、硅分子和有机模板）、低聚物或配合物以及无定形纳米颗粒多种前体的存在导致沸石结晶的经典途径（单体的随机和动态结合）和非经典途径（颗粒的组装和附着），并且沸石的水热结晶过程主要受动力学因素的控制而非热力学因素的控制。其中，沸石的非经典颗粒附着生长被提出了二十年，但其附着机理和动力学调控仍不明确。基于此，吉林大学于吉红院士和中国科学院精密测量科学与技术创新研究院徐君研究员等人报道了在水热条件下，采用含有封装的四丙基铵（tetrapropylammonium, TPA⁺）模板和丰富硅烷醇（Si-OH）的无定形原生沸石（PZ）纳米颗粒作为唯一前驱体，实现了MFI型沸石的非经典生长。同时，作者利用二维（2D）固体核磁共振（NMR）相关波谱技术研究了前驱体的硅醇特性，证明了硅醇特性对前驱体附着行为和晶体生长取向至关重要。

文章要点

1、在机械球磨或压片过程中，压力驱动球形PZ融合为片状集成PZ（IPZ），同时外部硅烷醇从均匀分布转变为曲率依赖分布，内部硅烷醇从孤立转变为空间临近。对比分离的硅烷醇，空间上接近的硅烷醇与TPA⁺的相关性更强，有利于硅烷醇缩合形成Si-O-Si键。随后，在表面能最小化的驱动下，片状IPZ前驱体的颗粒附着优先发生在具有高密度硅烷醇的高曲率表面，导致非经典生长的各向异性速率，从而形成高纵横比MFI型沸石纳米片。

2、先进的电子显微镜证实，非晶IPZ前驱体沿着c轴方向附着在晶体中间表面，形成非晶界面，随后界面消除，结构演变为单晶相。该发现不仅揭示了沸石的非经典生长机制，而且揭示了硅烷醇化学在动力学调控中的关键作用，对追求定制化的沸石合成具有重要意义。

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