中山大学刘小龙课题组报道了通过应用固体核磁共振技术分析硅铝及磷铝分子筛晶化过程中有机胺的结构导向作用。

由于分子筛具有广泛的用途和独特的性质，而这些都与分子筛独特的孔道结构有关，这使得许多研究者致力于分析分子筛独特的孔道结构形成的机理，即理解分子筛的晶化机理。了解分子筛的晶化机理对控制分子筛的理化性质和催化功能有重要的理论指导意义和工业应用价值。

研究者往往很难观察到分子筛结晶过程的相关信息，原因之一是分子筛材料一般是在水热条件下制备的，整个反应过程都是在“黑箱”高压釜中进行的。在本文中，我们用2D DQ-SQ ¹ H NMR技术研究了沸石中TMAda⁺分子与SiO^-…H-OSi氢键之间的空间相关性。2D DQ-SQ ¹ H NMR结果清楚地表明，在沸石SSZ-13和ITQ-1结构中，TMAda⁺阳离子和SiO^-…H-OSi氢键之间有特定的空间相关性，这表明TMAda⁺阳离子与负电荷中心(如SiO^-…H-OSi氢键)之间的静电相互作用指导了结晶过程。因为SiO^-…H-OSi氢键的位置对应于引入的T³⁺ 杂原子，因此了解SiO^-…H-OSi氢键的位置对于掌握催化反应活性位点至关重要。

有机胺和有机铵阳离子均可作为合成AlPO₄-n和SAPO-n分子筛的有机胺结构导向剂，但它们的结构导向作用对许多化学家来说仍是一个谜。SAPO-11和SAPO-34的2D DQ-SQ ¹ H NMR谱图结果证明两种有机胺在每个晶胞中以氢键连接,这表明通道中有机胺之间氢键的形成是最终形成分子筛孔道结构的驱动力。但是，对于如TEA⁺阳离子等有机铵离子，分子筛的形成是由框架内OSDA分子和负电荷结构(PO₂(OH)₂)之间的静电相互作用决定的。我们的研究结果丰富了对分子筛结晶机制的理解，并且提供了对有机胺分子的结构导向作用的新见解。

论文信息：

Structure Directing Roles of Organic Molecules in the Formation of Aluminosilicate and Aluminophosphate Molecular Sieves Revealed by 2D 1H DQ‐SQ NMR Spectroscopy

Xiaolong Liu, Fangyan Liu, Biao Wang

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202003892

Chemistry – A European Journal