高等学校化学学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (1): 179.doi: 10.7503/cjcu20200490
所属专题: 分子筛功能材料 2021年,42卷,第1期
收稿日期:
2020-07-24
出版日期:
2021-01-10
发布日期:
2021-01-12
通讯作者:
李乙
E-mail:yili@jlu.edu.cn
基金资助:
CHEN Siqi1, LI Li1, LI Yi1,2(), YU Jihong1,2
Received:
2020-07-24
Online:
2021-01-10
Published:
2021-01-12
Contact:
LI Yi
E-mail:yili@jlu.edu.cn
Supported by:
摘要:
材料基因工程是近年来材料领域兴起的前沿技术, 其基本理念是融合材料高通量计算、 高通量实验和数据技术加速新材料的设计和研发. 分子筛作为一种重要的化工材料, 因其良好的热稳定性、 较高的比表面积、 独特的孔道结构及可调变的元素组成和酸性, 在气体吸附、 分离、 异相催化和离子交换等工业领域应用广泛. 近年来, 融合高通量计算、 高通量实验和数据库技术的材料基因工程技术正逐步应用于分子筛研发等领域: 高通量计算能够从理论上预测并筛选出具有优异性能的分子筛合成目标、 高通量实验显著提升了分子筛材料合成与表征的效率、 数据库技术则为未来挖掘分子筛材料的合成规律与构效关系奠定了数据基础. 本文主要从这3个方面阐述材料基因工程技术在分子筛材料研发领域的应用及进展, 总结以功能为导向、 定向设计和构筑分子筛材料所面临的机遇与挑战, 并对材料基因工程技术在分子筛领域的前景进行了展望.
中图分类号:
TrendMD:
陈思琦, 李莉, 李乙, 于吉红. 材料基因工程技术在分子筛领域中的应用. 高等学校化学学报, 2021, 42(1): 179.
CHEN Siqi, LI Li, LI Yi, YU Jihong. Applications of Materials Genome Engineering in Zeolites. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(1): 179.
Fig.1 Rational synthesis of zeolitic materials with desired functionalities and structures[23]SDA: structure directing agent. Copyright 2010, American Chemical Society.
Fig.3 Binding energies(EbPL, 1 kcal=4.19 kJ) of 200181 hypothetical zeolites(A) and 100 known zeolites(B) against diameters(1 ?=0.1 nm) of the largest included spheres(PLD)[60]Copyright 2020, American Chemical Society.
75 | Klein J., Lehmann C., Schmidt H., Maier W., Angew. Chem. Int. Ed.,1998, 37(24), 3369—3372 |
76 | Havrilla G., Miller T., Rev. Sci. Instrum.,2005, 76(062201), 1—6 |
77 | Kubanek P., Schmidt H., Spliethoff B., Scuth F., Micropor. Mesopor. Mater.,2005, 77(1), 89—96 |
78 | Wang H., Liu Z. M., Shen J. H., J. Comb. Chem.,2003, 5(6), 802—808 |
79 | Cichocka M., Angstrom J., Wang B., Zou X., Smeets S., J. Appl. Crystallogr.,2018, 51, 1652—1661 |
80 | Baerlocher C., McCusker L. B., 2001, http://www.iza-structure.org/databases/ |
81 | Zheng C. T., Li Y., Yu J. H., 2019, https://figshare.com/articles/dataset/AlPO_Structure_Database/7822574 |
82 | Zheng C. T., Li Y., Yu J. H., Sci. Data,2020, 7(107), 1—8 |
83 | Earl D., Deem M., Ind. Eng. Chem. Res.,2006, 45(16), 5449—5454 |
84 | Li Y., Yu J. H., 2019, https://figshare.com/articles/dataset/Enumerated_ABC-6_zeolites/7808477 |
85 | Yan Y., Li J. Y., Qi M., Zhang X., Yu J. H., Xu R. R., Sci. China Ser. B⁃Chem.,2009, 52(11), 1734—1738 |
86 | Li J. Y., Yu J. H., Xu R. R., 2011, http://zeobank.jlu.edu.cn/ |
87 | Jensen Z., Kim E., Kwon S., Gani T., Román-Leshkov Y., Moliner M., Corma A., Olivetti E., ACS Cent. Sci.,2019, 5(5), 892—899 |
88 | Liu X. D., Xu Y. H., Yu J. H., Li Y., Zeng W., Chen C., Li J. Y., Pang W. Q., Xu R. R., Xu Y., Chem. J. Chinese Universities,2003, 24(6), 949—952(刘晓东, 徐翊华, 于吉红, 李乙, 曾伟, 陈超, 李激扬, 庞文琴, 徐如人, XU Ying. 高等学校化学学报, 2003, 24(6), 949—952) |
89 | Moliner M., Serra J., Corma A., Argente E., Valero S., Botti V., Micropor. Mesopor. Mater.,2005, 78(1), 73—81 |
90 | Li J. Y., Qi M., Kong J., Wang J. Z., Yan Y., Huo W. F., Yu J. H., Xu R. R., Xu Y., Microporous Mesoporous Mater.,2010, 129 (1/2), 251—255 |
91 | Daeyaert F., Ye F. D., Deem M. W., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.,2019, 116(9), 3413—3418 |
92 | Schmidt J., Deem M., Lew C., Davis T., Top. Catal.,2015, 58(7—9), 410—415 |
93 | Davis T., Liu A., Lew C., Xie D., Benin A., Elomari S., Zones S., Deem M., Chem. Mater.,2016, 28(3), 708—711 |
94 | Li Y., Li L., Yu J. H., Chem.,2017, 3(6), 928—949 |
1 | Barrer R., J. Chem. Soc.,1948, 2, 127—132 |
2 | Yu J. H., Xu R. R., J. Mater. Chem.,2008, 18(34), 4021—4030 |
3 | Yu J. H., Xiao F. S., Corma A., Chin. J. Catal.,2015, 36(6), 787—788 |
4 | Yi T., Li J. W., Zhang Y. B., Yang X. G., Chem. Res. Chinese Universities ,2018,34(4), 661—664 |
5 | Weckhuysen B., Yu J. H., Chem. Soc. Rev.,2015, 44(20), 7022—7024 |
6 | Song X. W., Li Y., Gan L., Wang Z. P., Yu J. H., Xu R. R., Angew. Chem. Int. Ed.,2009, 48(2), 314—317 |
7 | Che Y. P., Wang Y., You T. T., Chang H. Q., Yin P. G., Zhai J., Chem. Res. Chinese Universities,2018, 34(5), 772—780 |
8 | Bai R. S., Song Y., Li Y., Yu J. H., Trends Chem.,2019, 1(6), 601—611 |
9 | Xu R. R., Pang W. Q., Yu J. H., Huo Q. S., Chen J. S., Chemistry of Zeolites and Related Porous Materials, Science Press, Beijing, 2004, 13—24(徐如人, 庞文琴, 于吉红, 霍启升, 陈接胜. 分子筛与多孔材料化学, 北京: 科学出版社, 2004, 13—24) |
10 | Wang K. X., Li J. Y., Yu J. H., Xu R. R., Acta Chim. Sin.,2000, 58(12), 1626—1630 |
11 | Yu J. H., Xu R. R., Chem. Soc. Rev.,2006, 35(7), 593—604 |
12 | Yu J. H., Xu R. R., Stud. Surf. Sci. Catal., 2004, 154(A), 1—13 |
13 | Yan W. F., Yu J. H., Shi Z., Miao P., Wang K. X., Wang Y., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2001, 50(2/3), 151—158 |
14 | Song Y., Yu J. H., Li Y., Zhang Y., Zhang M., Xu R. R., Stud. Surf. Sci. Catal., 2004, 154(A), 1028—1034 |
15 | Song Y., Yu J. H., Li Y., Zhang M., Xu R. R., Eur. J. Inorg. Chem.,2004,(18), 3718—3723 |
16 | Song Y., Yu J. H., Li G. H., Li Y., Wang Y., Xu R. R., Chem. Commun.,2002, 2(16), 1720—1721 |
17 | Lu J. R., Li Y., Yu J. H., Lu Y., Acta Phys. Chim. Sin.,2013, 29(8), 1661—1665 |
18 | Li J. Y., Yu J. H., Xu R. R., Chin. J. Inorg. Chem.,2004, 20(1), 1—16 |
19 | Li J. Y., Yu J. H., Sun J. G., Dong X. C, Li Y., Wang Z. P., Wang S. X., Xu R. R., Stud. Surf. Sci. Catal., 2007, 170, 168—176 |
20 | Huo W. F., Li Y., Lu J. R., Yu J. H., Xu R. R., Li J., Acta Phys. Chim. Sin.,2012, 28(3), 536—540 |
21 | Huo W. F., Gao N., Yan Y., Li J. Y., Yu J. H., Xu R. R., Acta Phys. Chim. Sin.,2011, 27(9), 2111—2117 |
22 | Yu J. H., Xu R. R., Acc. Chem. Res.,2003, 36(7), 481—490 |
23 | Yu J. H., Xu R. R., Acc. Chem. Res.,2010, 43(9), 1195—1204 |
24 | De Pablo J. J., Jones B., Lind C. L., Ozolins V., Ramirez A. P., Curr. Opin. Solid State Mater. Sci.,2014, 18(2), 99—117 |
25 | Cheng T., Xu J., Li X., Li Y., Zhang B., Yan W. F., Yu J. H., Sun H., Deng F., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2012, 152, 190—207 |
26 | Li J. Y., Corma A., Yu J. H., Chem. Soc. Rev.,2015, 44(20), 7112—7127 |
27 | Li J. Y., Wang D., Wang Y., Du H. B., Deng L., Hou X. L., Yu J. H., Chin. Sci. Bull.,2015, 60(21), 1987—1991(李激扬, 王栋, 王远, 杜红宾, 邓亮, 侯雪龙, 于吉红. 科学通报, 2015, 60(21), 1987—1991) |
28 | Li Y., Cao H. X., Yu J. H., ACS Nano,2018, 12(5), 4096—4104 |
29 | Li Y., Yu J. H., Chem.Rev.,2014, 114(14), 7268—7316 |
30 | Li Y., Yu J. H., Chem. Sci.,2016, 7(6), 3472—3481 |
31 | Li Y., Yu J. H., Xu R. R., Angew. Chem. Int. Ed.,2013, 52(6), 1673—1677 |
32 | Lu H. Y., Xu J., Gao P., Yan W. F., Deng F., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2015, 208, 105—112 |
33 | Stock N., Micropor. Mesopor. Mater.,2010, 129(3), 287—295 |
34 | Tang Y. Q., Xu R. R., Guo G. L., Yu J. H., Wang Y., Lai L. H., Wu K., Chem. Bull.,2011, 74(11), 970—982(唐有祺, 徐如人, 郭国霖, 于吉红, 王 远, 来鲁华, 吴 凯. 化学通报, 2011, 74(11), 970—982) |
35 | Tong X. Q., Xu J., Li X., Li Y., Yan W. F., Yu J. H., Deng F., Sun H., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2013, 176, 112—122 |
36 | Tong X. Q., Xu J., Wang C., Lu H. Y., Huang P., Yan W. F., Yu J. H., Deng F., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2012, 155, 153—166 |
37 | Tong X. Q., Xu J., Xin L., Huang P., Lu H. Y., Wang C., Yan W. F., Yu J. H., Deng F., Sun H., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2012, 164, 56—66 |
38 | Wang Z. P., Yu J. H., Xu R. R., Chem. Soc. Rev.,2012, 41(5), 1729—1741 |
39 | Yan W. F., Song X. W., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2009, 123(1—3), 50—62 |
40 | Yan W. F., Xin L., Olman V., Yu J. H., Wang Y., Xu Y., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2010, 131(1—3), 148—161 |
41 | Yu J. H., Qiu S. L., Li J. Y., Xu R. R., Chem. Bull.,2011, 74(11), 983—988 |
42 | Zhang B., Xu J., Fan F. T., Guo Q., Tong X. Q., Yan W. F., Yu J. H., Deng F., Li C., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2012, 147(1), 212—221 |
43 | Falcioni M., Deem M., Phys. Rev. E,2000, 61(5), 5948—5952 |
44 | Chen L. G., Deem M., J. Chem. Inf. Comput. Sci.,2001, 41(4), 950—957 |
45 | Chen L. G., Deem M., Molec. Phys.,2002, 100(13), 2175—2181 |
46 | Li Y., Yu J. H., Liu D. H., Yan W. F., Xu R. R., Xu Y., Chem. Mater.,2003, 15(14), 2780—2785 |
47 | Li Y., Yu J. H., Wang Z. P., Zhang J. N., Guo M., Xu R. R., Chem. Mater.,2005, 17(17), 4399—4405 |
48 | Treacy M., Rivin I., Balkovsky E., Randall K., Foster M., Micropor. Mesopor. Mater.,2004, 74(1—3), 121—132 |
49 | Li Y., Yu J. H., Xu R. R., Baerlocher C., McCusker L., Angew. Chem. Int. Ed.,2008, 47(23), 4401—4405 |
50 | Zhou D., Xu J., Yu J. H., Chen L., Deng F., Xu R. R., J. Phys.Chem. B,2006, 110(5), 2131—2137 |
51 | Lu J. R., Shi C., Li Y., Yu J. H., Chin. Chem. Lett.,2017, 28(7), 1365—1368 |
52 | Li Y., Li X., Liu J. C., Duan F. Z., Yu J. H., Nat. Commun.,2015, 6,8328 |
53 | Turrina A., Garcia R., Cox P., Casci J., Wright P., Chem. Mater.,2016, 28(14), 4998—5012 |
54 | Turrina A., Garcia R., Watts A., Greer H., Bradley J., Zhou W., Cox P., Shannon M., Mayoral A., Casci J., Wright P., Chem. Mater.,2017, 29(5), 2180—2190 |
55 | Li L., Slater B., Yan Y., Wang C. M., Li Y., Yu J. H., J. Phys. Chem. Lett.,2019, 10(6), 1411—1415 |
56 | Deka R., Vetrivel R., Comb. Chem. High Throughput Screening,2003, 6(1), 1—9 |
57 | Lee Y., Barthel S., Dlotko P., Moosavi S., Hess K., Smit B., J. Chem. Theory Comput.,2018, 14(8), 4427—4437 |
58 | Yan Z. G., Tang S., Zhou X. M., Yang L., Xiao X. Q., Chen H. Y., Qin Y. H., Sun W., Chin. J. Chem. Eng.,2019, 27(1), 174—181 |
59 | Gaillac R., Chibani S., Coudert F., Chem. Mater.,2020, 32(6), 2653—2663 |
60 | Gu Y. M., Liu Z. T., Yu C. Z., Gu X., Xu L. L., Gao Y., Ma J., J. Phys. Chem. C,2020, 124(17), 9314—9328 |
61 | Moliner M., Román-Leshkov Y., Corma A., Acc. Chem. Res.,2019, 52(10), 2971—2980 |
62 | Song Y., Li J. Y., Yu J. H., Wang K. X., Xu R. R., Top. Catal.,2005, 35(1/2), 3—8 |
63 | Li J. Y., Yu J. H., Xu R. R., Micropor. Mesopor. Mater.,2007, 101(3), 406—412 |
64 | Li J. Y., Li L., Liang J., Chen P., Yu J. H., Xu Y., Xu R. R., Cryst. Growth Des.,2008, 8(7), 2318—2323 |
65 | Shi C., Li L., Yang L., Li Y., Chin. Chem. Lett.,2020, 31(7), 1951—1955 |
66 | Pophale R., Daeyaert F., Deem M., J. Mater. Chem. A,2013, 1(23), 6750—6760 |
67 | Daeyaert F., Deem M., RSC Adv.,2019, 9(71), 41934—41942 |
68 | Akporiaye D., Dahl I., Karlsson A., Wendelbo R., Angew. Chem. Int. Ed.,1998, 37(5), 609—611 |
69 | Song Y., Yu J. H., Li Y., Li G. H., Xu R. R., Angew. Chem. Int. Ed.,2004, 43(18), 2399—2402 |
70 | Lai R., Kang B. S., Gavalas G., Angew. Chem. Int. Ed.,2001, 40(2), 408—411 |
71 | Corma A., Diaz-Cabanas M., Moliner M., Martinez C., J. Catal.,2006, 241(2), 312—318 |
72 | Jiang J. X., Xu Y., Cheng P., Sun Q. M., Yu J. H., Corma A., Xu R. R., Chem. Mater.,2011, 23(21), 4709—4715 |
73 | Choi K., Gardner D., Hilbrandt N., Bein T., Angew. Chem. Int. Ed.,1999, 38(19), 2891—2894 |
74 | Caremans T., Kirschhock C., Verlooy P., Paul J., Jacobs P., Martens J., Micropor. Mesopor. Mater.,2006, 90(1—3), 62—68 |
[1] | 姚伊婷, 吕佳敏, 余申, 刘湛, 李昱, 李小云, 苏宝连, 陈丽华. 等级孔微孔-介孔Fe2O3/ZSM-5中空分子筛催化材料的制备及催化苄基化性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220090. |
[2] | 李志光, 齐国栋, 徐君, 邓风. Sn-Al-β分子筛酸性在葡萄糖转化反应中作用的固体NMR研究[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220138. |
[3] | 陈玮琴, 吕佳敏, 余申, 刘湛, 李小云, 陈丽华, 苏宝连. 有机杂化介孔Beta分子筛的合成及在苯甲醇烷基化反应中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220086. |
[4] | 李加富, 张凯, 王宁, 孙启明. 分子筛限域单原子金属催化剂的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(5): 20220032. |
[5] | 孟祥龙, 杨歌, 郭海玲, 刘晨光, 柴永明, 王纯正, 郭永梅. 纳米分子筛的合成及硫化氢吸附性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(3): 20210687. |
[6] | 魏李娜, 彭莉, 朱锋, 顾鹏飞, 顾学红. 中空纤维Au-CeZr/FAU催化膜的制备及在富氢气氛CO选择性氧化反应中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220175. |
[7] | 李海勃, 肖长发, 江龙, 黄云, 淡宜. MCM-41分子筛负载氯化铝催化丙烯酸甲酯与1-辛烯共聚[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2974. |
[8] | 李奕川, 朱国富, 王宇, 柴永明, 刘晨光, 何盛宝. 基底表面性质与前驱液化学环境对原位定向构筑钛硅分子筛膜的影响[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2934. |
[9] | 罗强强, 金少青, 孙洪敏, 杨为民. 液相酸溶液后补钛合成Ti-MWW分子筛[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2742. |
[10] | 张旭, 阙家乾, 侯月新, 吕佳敏, 刘湛, 雷坤皓, 余申, 李小云, 陈丽华, 苏宝连. 等级孔介孔-微孔TS-1分子筛单晶的合成及催化氯丙烯环氧化性能[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2529. |
[11] | 王磊, 孙毯毯, 闫娜娜, 马超, 刘晓娜, 田鹏, 郭鹏, 刘中民. 利用适用于SAPO-34的有机结构导向剂合成SSZ-13分子筛[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1716. |
[12] | 李健, 于明明, 孙源, 冯文华, 冯兆池, 吴剑峰. 水溶液pH对甲烷低温氧化制备甲醇的影响[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 776. |
[13] | 王冶, 张晓思, 孙丽婧, 李冰, 刘琳, 杨淼, 田鹏, 刘仲毅, 刘中民. 有机硅烷辅助合成特殊形貌SAPO分子筛[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 683. |
[14] | 王勇, 董彪, 孙娇, 董德录, 孙连坤. 基于分子筛模板的银/硅铝无定形结构复合材料的合成及光谱性质[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3233. |
[15] | 闻嘉丽, 张钧豪, 姜久兴. 超大孔分子筛, 十年再回顾[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(1): 101. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||