中國石化上海院開發出全新結構分子篩材料

　　據獲悉，上海院楊為民團隊成功開發出一種全新結構的分子篩材料SCM-14，并于日前正式獲得國際分子篩協會（IZA）授予的結構代碼SOR。這標志著中國石化成為我國首個獲得分子篩結構代碼的企業，實現了國內企業在新結構分子篩合成領域零的突破。

SCM-14 分子篩

　　“分子篩是篩分分子的材料，它具有獨特的孔道結構，是一種有規則的硅酸鹽晶體。”上海院院長楊為民告訴《中國科學報》記者，分子篩由于其微孔結構，具有催化、吸附分離和離子交換等性能，廣泛應用于石油化工、精細化工及能源環保等領域。

　　分子篩的結構直接決定了其性能和應用領域。例如，離子交換性取決于孔道或籠中陽離子的數目、位置及其可通行性；吸附性能取決于孔口的大小和孔道的體積；催化的形狀選擇性能與孔口的尺寸、孔道的走向和維數、陽離子的位置以及反應中間物的可容納空間密切相關，而催化活性中心及吸附位置則與孔壁的組成有關。

　　“比如，煉油時加入分子篩材料可以提高汽油的辛烷值，從而提高油品品質；在化工領域，分子篩材料還可替代液體酸作為催化劑，從而減少環境污染。”楊為民進一步介紹說。

　　新結構分子篩的創制及工業應用往往會帶來石化技術的跨越式發展，為此，美國埃克森美孚、雪佛龍等國際知名能源化工公司都十分重視新結構分子篩的創制和應用研究。據介紹，在SCM-14獲得國際結構代碼之前，IZA已經授予了235種結構代碼，其中，埃克森美孚獲得21種，雪佛龍獲得18種，而我國工業界此前一直未能開發出原創性的新結構分子篩材料并獲得結構代碼。

　　為了改變這一現狀，上海院不斷加大新型催化材料的研發力度。楊為民團隊自2013年起就開展新結構分子篩合成的探索研究，五年來共進行了2000余次試驗，先后合成出21個以中國石化命名的SCM系列分子篩，其中SCM-14是一種全新結構的分子篩，具有獨特的12×8×8元環三維孔道體系，且熱穩定性優異，在催化與吸附等方面具有潛在的應用前景。

　　楊為民表示，新結構分子篩的合成，還要得益于高通量水熱合成裝置。該裝置集機器人技術、微制造技術和軟件技術為一體，利用平行的實驗手段，在單位時間內和單位人力情況下可以比常規試驗完成更多的合成工作。

　　分子篩材料通常結構復雜，且晶體尺寸較小，其結構解析也是一項極其復雜、費力費時的工作，目前，一般需要通過結合三維電子衍射技術和粉末X射線結構精修技術來實現。

　　“在分子篩結構解析工作方面，我們采取了開放合作的方式。”楊為民表示，在SCM-14結構解析過程中，上海院科研團隊與瑞典斯德哥爾摩大學/北京大學“青年千人”孫俊良合作，通過對電子衍射數據進行解析得到了晶體結構模型，然后利用大科學裝置——上海光源收集的同步輻射粉末X射線衍射數據進行結構精修，驗證結構模型的準確性并獲得精確結構。雙方通力合作，歷時8個月時間順利完成了分子篩結構解析的全部工作。

　　楊為民表示，在SCM-14分子篩開發成功的基礎上，上海院科研團隊還將繼續深入開展該分子篩的吸附和催化性能研究，加快新結構分子篩從發現到工業應用的步伐，力爭形成原創性石油化工新技術。