分子筛因其孔壁的结构稳定性与纳米限域孔道的择形性,在石油化工和环境领域具有重要的应用,但目前大多数材料仍局限于微孔尺度,限制了其在大分子底物中的应用。近年来,科研人员通过新型有机结构导向剂的精准设计,已相继合成了ZEO-1(16元环)、ZEO-3(16元环)、ZEO-5(20元环)、NJU120-1/2(22元环)、ZMQ-1(28元环)等一系列稳定超大孔分子筛。其中,ZMQ-1的孔径虽已突破2 nm,但其孔道狭窄扁平,最大自由球直径仅为1.2 nm,仍难以满足大分子底物的传质与反应需求。随着石油精炼、塑料回收、生命科学等领域对大分子底物的处理需求日益增长,合成兼具本征介孔尺度与高结晶性的稳定分子筛,一直是该领域亟待突破的关键课题。
基于此,于吉红教授团队提出了一种创新合成策略,设计出一类兼具大尺寸亲水季鏻盐头基与长烷基疏水链的bola型类表面活性剂,将其作为有机结构导向剂应用于分子筛的合成。该分子在合成体系中可自组装形成一维柱形胶束结构,以此为模板引导硅酸盐的定向结晶,最终构筑出具有原子级长程有序晶态孔壁的JU-69(Jilin University, No. 69)介孔分子筛骨架。JU-69拥有一维36元环的圆柱状孔道(图1),孔径达19.5 Å × 25.2 Å,是目前所有已知TO4基分子筛骨架中的最大孔道结构,将稳定分子筛的孔径范围从微孔拓展至介孔尺度;其骨架密度低至9.53 T/1000 Å3,为已知结构最开放的结晶硅酸盐材料。同时,JU-69展现出优异的热稳定性,可耐受900 ℃高温处理,且其结晶孔壁上规则排布着稳定的硅羟基对,能为金属活性物种提供均匀且牢固的锚定位点。基于这一结构优势,负载钯的Pd/JU-69催化剂在大分子芘的加氢反应中,凭借其高度可及的介孔传质通道与高分散的金属活性中心,展现出远优于传统微孔分子筛及介孔二氧化硅载体的催化活性与选择性,充分彰显出该材料在大分子催化反应领域的重要应用潜力。

图1.JU-69的36元环孔道示意图及其基于4D-STEM数据重构的电子叠层衍射图像
该研究工作以“A Stable Mesoporous Zeolite with Superlarge 36-Ring Channels”为题发表于Journal of the American Chemical Society上,相关成果已先行发布于ChemRxiv预印本平台(2026-01-08,DOI:10.26434/chemrxiv-2026-d9tsz)。吉林大学博士研究生龚艾民、中国科学院大连化学物理研究所博士研究生乜晨阳与吉林大学硕士研究生丁浩迪为共同第一作者,于吉红教授、陈飞剑教授及中国科学院大连化学物理研究所郭鹏研究员为共同通讯作者。
全文链接://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c01322?ref=PDF