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近日，華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院吳鵬教授和徐浩副教授研究團隊成功開發(fā)了一種全新結(jié)構(gòu)的分子篩材料ECNU-21。4月24日，ECNU-21正式獲得國際分子篩協(xié)會（International Zeolite Association, IZA）授予的三文字結(jié)構(gòu)代碼EWO（East China Normal University-Twenty-one, http://www.iza-structure.org/databases/），實現(xiàn)了華東師大在新結(jié)構(gòu)分子篩催化材料合成領(lǐng)域零的突破。

圖1. 國際分子篩協(xié)會授予ECNU-21分子篩全新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)代碼EWO

　　沸石分子篩是一類重要的多相催化材料，其創(chuàng)新和突破為能源、綠色化工以及生物質(zhì)資源化利用等帶來了變革性技術(shù)。因此，定向、可控地實現(xiàn)新結(jié)構(gòu)分子篩催化材料結(jié)構(gòu)和孔道的構(gòu)建是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同的目標(biāo)和公認(rèn)的難題。通過合成策略的創(chuàng)新，吳鵬教授和徐浩副教授團隊在新型分子篩設(shè)計研究領(lǐng)域取得系列重要結(jié)果（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 1166-1170; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 6258-6262）。研究團隊打破了發(fā)掘新結(jié)構(gòu)分子篩依賴于昂貴有機模板劑、大量試錯合成的傳統(tǒng)理念，發(fā)展了基于硅鍺分子篩結(jié)構(gòu)可修飾性自上而下（top-down）設(shè)計新結(jié)構(gòu)的策略，創(chuàng)制了系列新結(jié)構(gòu)、（超）大孔徑分子篩催化材料。最近，團隊針對CIT-13硅鍺分子篩中Ge原子獨特的化學(xué)反應(yīng)特性和精準(zhǔn)落位等特點，突破了傳統(tǒng)的苛刻高溫、酸處理非環(huán)境友好體系的限制，采用綠色溫和堿處理的方法實施可控雙四元環(huán)次級結(jié)構(gòu)單元的“解構(gòu)-重組”，成功創(chuàng)制了兩種具有全新結(jié)構(gòu)、以華東師范大學(xué)命名的分子篩材料ECNU-21和ECNU-23（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 1166-1170）。

吳鵬教授研究團隊在實驗室

　　全新結(jié)構(gòu)分子篩材料的開發(fā)不僅依賴新化學(xué)合成路線的開發(fā)，同時與日益發(fā)展的結(jié)構(gòu)解析技術(shù)密不可分。透射電鏡三維電子衍射和粉末X射線衍射相結(jié)合的技術(shù)是解析復(fù)雜分子篩晶體結(jié)構(gòu)的有效手段。團隊與瑞典斯德哥爾摩大學(xué)及北京大學(xué)合作伙伴全力攻關(guān)，成功解析了兩種分子篩的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：ECNU-21為一維10元環(huán)孔道結(jié)構(gòu)（Chem. Eur. J., 2019, 25, 4520-4529）并被IZA授予其EWO結(jié)構(gòu)代碼，ECNU-23具有交叉的12×8元環(huán)孔道新結(jié)構(gòu)。EWO結(jié)構(gòu)的ECNU-21分子篩是一種獨特的路易斯固體酸催化劑，可以在溫和反應(yīng)條件下實現(xiàn)環(huán)氧乙烷水合反應(yīng)的高效催化轉(zhuǎn)化，有望為解決大宗化學(xué)品乙二醇工業(yè)生產(chǎn)過程中能耗高、選擇性低的問題提供新方法和技術(shù)儲備。

圖2. CIT-13硅鍺分子篩結(jié)構(gòu)修飾創(chuàng)制新結(jié)構(gòu)分子篩ECNU-21和ECNU-23

　　吳鵬教授研究團隊在何鳴元院士和韓布興院士倡導(dǎo)的綠色碳科學(xué)理念的指導(dǎo)下，長期致力于新型分子篩催化材料及其綠色化學(xué)化工技術(shù)的研究，創(chuàng)制了系列大孔徑雜原子分子篩催化劑，研發(fā)了烴類氧化原子經(jīng)濟性反應(yīng)過程，形成了大宗含氧（氮）化學(xué)品的清潔生產(chǎn)技術(shù)。發(fā)明的大孔徑鈦硅分子篩催化合成酮肟的清潔工藝，實現(xiàn)了3萬噸/年的原創(chuàng)性工業(yè)化應(yīng)用并在3套規(guī)模10萬噸級/年的己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中推廣應(yīng)用，相關(guān)成果被專家評價為國際首創(chuàng)。在沸石分子篩催化及綠色化工領(lǐng)域，吳鵬教授取得了豐碩成果，入選2020年5月7日愛思唯爾（Elsevier）公布的2019年中國高被引學(xué)者（Chinese Most Cited Researchers）榜單，這是該榜單自2016年創(chuàng)立以來，吳鵬教授連續(xù)4年入選。