分子动力学模拟研究：EU-1与ZSM-50分子筛的结构影响

"该研究通过分子动力学模拟探讨了六甲胺(HM)和二苯基二甲基铵(DBDMA)作为结构导向剂在合成EUO骨架结构的分子筛EU-1和ZSM-50过程中的作用。研究发现，这两种有机胺/铵在分子筛的十二元环支袋中比在十元环孔道中更稳定。此外，模拟结果与实验数据一致，显示了可能的Si/Al摩尔比范围以及Al原子在骨架中的最优位置，强调了主-客体间的电荷匹配原则对骨架结构形成的重要性。该工作是由吉林大学化学学院的李激扬、于吉红和徐如人进行，得到了国家重点基础研究项目的资助，并指出高硅铝比的分子筛在催化等领域具有广泛应用前景。" 在分子筛科学领域，特别是硅铝酸盐分子筛，因其独特的孔道结构和选择性催化性能而备受关注。本文聚焦于两种特殊类型的分子筛——EU-1和ZSM-50，它们均属于EUO骨架结构，但由不同的结构导向剂合成。EU-1使用六甲胺，而ZSM-50则采用二苯基二甲基铵。这两种分子筛的骨架包含十元环孔道和与之相连的十二元环支袋，这种结构对于其催化性能至关重要。 研究表明，结构导向剂HM和DBDMA在分子筛的合成过程中起到关键作用，尤其是在形成稳定的十二元环支袋结构时。分子动力学模拟揭示了这些有机胺/铵在支袋内的稳定性高于在孔道内，这可能是由于它们与骨架之间的相互作用力更强。此外，通过模拟确定了EU-1和ZSM-50骨架中可能的Si/Al摩尔比范围，这些结果与实验观察结果一致，进一步验证了计算方法的准确性。 Al原子在骨架中的分布位置也是影响分子筛性能的重要因素。模拟结果显示了Al原子在骨架中能量最优的位置，这与实验报告相吻合。这表明，通过精确控制Al原子的分布，可以优化分子筛的催化性能和稳定性。 主-客体电荷匹配原则是指导分子筛合成的重要理论基础。在这种情况下，导向剂的阳离子与骨架阴离子之间的电荷匹配影响着骨架的最终形态。本研究的结果强调了这一原则在决定分子筛骨架结构形成中的决定性作用，特别是在EU-1和ZSM-50这两种高硅铝比分子筛中。 这项研究不仅深化了我们对分子筛合成机理的理解，也为设计新型高效分子筛催化剂提供了理论支持。考虑到高硅铝比分子筛在催化、分离和吸附等领域的广泛应用，这一领域的研究具有极大的实际价值。通过优化结构导向剂的选择和使用条件，可以进一步改善分子筛的性能，从而满足各种工业应用的需求。