沸石催化剂成为工业领域的焦点

当前，沸石已被证明是工业催化领域的福音，如今现代社会一方面依赖于液体燃料形式的现有能源，也依赖于塑料形式的多功能多功能材料。用于合成这两种产品的烃原料可以通过原油的流化催化裂化产生，该过程自1942年以来一直在工业上使用。这些烃原料的另一种合成方法是甲醇制烃反应，并且更加环保。因为甲醇可以从包括生物质在内的许多不同来源生产，沸石由于是结晶微孔铝硅酸盐矿物，其由刚性共角四面体(AlO4) 5–和(SiO4 ) 4–物种组成，它们组装在一起形成具有规则孔径的开放框架结构，从而能够轻松进行质量传输，而酸度可以很容易地调整，这种特性的组合导致了沸石在工业应用的优秀效果。

沸石的结构和酸度密切相关，其可以同时具有催化活性的布朗斯台德和路易斯酸位点。由于铝的结构多功能性，这些结构是不明确的。在这个问题上作者JeroenvanBokhoven及其同事讨论了沸石中的铝路易斯酸位点和结构。他们争辩说，与普遍认为的相反，铝从其原始位置被置换的框架外铝位点的数量与路易斯酸度之间没有相关性，并且由于不同的条件而产生了混淆。确定路易斯酸度和骨架外铝的量。正如他们所指出的，在某些情况下，额外框架铝的形成并非不可逆转。他们提出关联核磁共振和红外实验可以更好地识别路易斯酸位点的强度和位置，并强调需要进行操作实验来表征反应条件下的铝位点。

操作实验还可以揭示催化过程中可能发生的失活过程，例如MTH反应，随着时间的推移会发生“焦化”，堵塞沸石孔等影响催化性能。在AndrewBeale及其同事的一篇文章中，使用克尔门控拉曼光谱结合分子模拟，直接观察到两种不同沸石（代表笼状和通道结构）中失活物质的形成。失活过程通过形成被困在笼中并堵塞孔的扩展多烯而进行，然后这些多烯进行环化以形成多环芳烃，阻止反应物扩散，阻碍其活性。

尽管合成尺寸小于100nm的沸石颗粒极具挑战性，但可以通过减小粒径来增加有效表面积来改善传质和催化剂稳定性。在JeffRimer及其同事的一篇文章中，提出了另一种更简便的方法，实验和建模表明翅片沸石的传质和催化剂性能由翅片决定。如分子停留时间减少所示，传质增强导致催化剂寿命增加三倍。正如德国萨斯特在相关新闻和观点中所指出的，如果可以在沸石颗粒上生长更小的翅片，则表面积与体积之比将进一步增加，从而更大程度地增强催化剂性能。

值得一提的是，沸石不仅限于石化催化的作用，它们可以催化其它的原料来源，例如部分从生物质可以产生有用的化学品，或选择性地减少诸如NO有毒化合物X。无论是传统应用程序亦或新的应用技术，其均可有效与沸石相结合，使其发挥更好的功用。