ACS Catal.: MWW和MFI框架作为模型分层沸石：结构，转变，性质和活性

雨辰

2021-02-06

多孔固体含有从埃到纳米尺寸不等的内部孔隙，由于这些材料为分子的相互作用和吸附提供了大的表面积和空隙空间，因此在催化、分离和存储分子方面非常有用和有价值，特别是二维沸石（2D，有时称为分层沸石），其层厚为2–3 nm（1-2个晶胞）。

有鉴于此，查尔斯大学Jiří Čejka和克拉科夫雅盖隆大学Barbara Gil等人，着重介绍了二维分子筛的合成、表征和应用方面的最新进展，重点介绍了两种最具代表性的二维分子筛:MWW分子筛和MFI分子筛。

本文要点

1）建立基本的基础和主要的实际应用时，在沸石的最初开发过程中未考虑分层形式的可能存在。实际上，3D和2D结构之间存在明显的边界，基本特征之间的显着差异进一步加强了边界。层状沸石通常被认为是解决可及性问题和扩散约束的不同改性剂之一，这限制了传统微孔催化剂的适用性。从更广泛的基本视角来看，层状沸石代表了对传统框架观点的扩展，即扩展的3D网络，共同形成了无缝的2D-3D连续体。在实践中，二维形式允许修改和创建以前无法制备的新形式和（分子混合的）合成物。MWW和MFI材料说明了这些功能，作为复制和扩展其他框架的模型，这些框架已经并将继续以2D形式准备。

2）层状分子筛MFI和MWW共产生了近20种不同的层状分子筛，这两种形式都是常见的，包括直接合成的9种。一些报告表明，层状分子筛比传统的3D分子筛表现更好，但大多数分子筛在适合商业使用的条件下仍未得到证实。二维沸石的实际使用也可能因额外的成本和劳力而受到阻碍，因此定量优势（产率和选择性）可能无法证明替换现有催化剂的合理性。相反，一些由2D分子筛而不是3D分子筛所显示的定性变化可能是首选的发展路线，如Ce-IEZ-MCM-22(层间膨胀分子筛(IEZ)) 将CO氧化转化为CO₂，而Ce-MCM-22(传统的3D分子筛)是惰性的。

3）尽管二维MWW和MFI技术取得了重大进展，但仍有许多基本问题有待解决。例如，没有与MWW前体（MCM-22P）等效的MFI。此外，其他框架可以表现出与这两种模型系统相似的形式和行为，但与框架本身相关的其他因素(表面硅醇浓度)可能发挥关键作用，限制了选择。最近的进展是将MWW液体剥离到单层的液体分散体中。得益于这一突破性的成就，单层薄膜可以用作试剂，以方便地制备合适的高级材料，并具有良好的相互作用和相容性。2D沸石与3D沸石的基本特性（例如内在活性和稳定性等）仍未得到明确确定，并且已经报道了相互矛盾的结果，这很可能是因为除了测试条件外，还有许多因素控制着制备过程。

参考文献：

Mariya Shamzhy et al. MWW and MFI Frameworks as Model Layered Zeolites: Structures, Transformations, Properties, and Activity. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.0c05332

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c05332