在化学世界里，有一种叫作“沸石分子筛”的材料，利用其微小的孔洞，能够精确地筛选出特定的分子。但传统沸石分子筛的微孔尺寸均小于2纳米，无法处理大尺寸分子。中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称青岛能源所）科研团队成功合成了一种全新的沸石分子筛——ZMQ-1（青能所分子筛材料1号），解决了上述问题。在“双碳”背景下，该新型沸石分子筛材料的发展和应用，将为石油化工、煤化工和精细化工过程产业升级奠定基础。相关成果于12月12日在国际学术期刊《自然》上发表。
青岛能源所研究员瓦伦丁·瓦尔切夫和副研究员卢鹏带领团队采用创新的合成策略，设计并合成了一种双季磷阳离子作为有机结构导向剂，制备出ZMQ-1分子筛。该新型沸石分子筛含有28×10×10元环组成的三维孔道系统，其中28元环最大尺寸为2.28纳米，达到介孔尺寸范畴，可以让大分子轻松通过。
研究发现，ZMQ-1分子筛展现出较高的热稳定性和水热稳定性，且具有丰富的酸性催化位点。与现有商业化分子筛催化剂相比，ZMQ-1在重油催化裂化反应中表现出对轻质燃料较高的选择性，其对汽油和柴油总选择性大于80%，并且产生的焦炭、液化石油气和干气等产物也较少。
一种结构稳定的本征介孔沸石分子筛用于重油高效转化。研究团队供图
卢鹏介绍，ZMQ-1具有独特的介孔结构和稳定的化学性质，这意味着它可以在化学工业中处理更大的分子，比如在重质原油高值化利用中生产低碳烯烃（乙烯、丙烯和丁烯）、柴油及航空煤油等。此外，该材料还可以作为催化剂应用于生物油及生物质催化转化，生产生物柴油、高附加值功能性糖、醛及醇等重要平台化合物。
据了解，该材料还可应用于精细化学品生产和气体吸附存储等领域，不仅可以提高生产效率，还可以减少能源浪费和环境污染。
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