沸石这种特殊的岩石具有多孔结构,可以将水捕获在内部,还可以捕获可引起化学反应的原子和分子。这就是为什么沸石作为催化剂或加速化学反应而不会伤害物质自身的原因。目前,沸石在药物和能源行业以及其他行业发挥着魔力。对于石化产品,其将大的碳氢化合物分子分解成汽油,并进一步分解成各种石油副产品。目前,流化催化裂化和加氢裂化等应用严重依赖沸石。

目前,很多科学家还在实验室中分析研究天然沸石的应用功能。休斯顿大学的Abraham E. Dukler化学和生物分子工程教授Jeffrey Rimer在Nature Synthesis期刊上发表了一篇综述,总结了过去十年中使用的方法制备具有纳米尺寸和分层结构的最先进的沸石。研究结果强调,越小越好,结构至关重要。

沸石推动晶体形成方面的作用-国投盛世

这些特性对其在广泛的工业应用中的性能至关重要。值得注意的是,沸石粉的小孔对涉及催化或分离的过程施加了扩散限制,在这些过程中,小分子必须进入孔而不受焦炭等残留材料积聚的阻碍,这是一种堵塞孔隙的碳质沉积物,”Rimer报告说。“这需要新的方法来制备尺寸更小、表面积更大的沸石,这是一项具有挑战性的任务,因为很少有沸石可以制备出尺寸小于 100 纳米的沸石。”带有翅片的沸石是一类全新的多孔催化剂,它使用独特的纳米尺寸特征,通过允许分子跳过限制反应的障碍来加速化学反应。

Rimer还研究了数据分析和机器学习的出现如何帮助沸石设计,并为这一不断增长的研究领域提供了未来的视角。这有助于构成Rimer认为势在必行的“新方法”,从而带来将计算和大数据分析注入到将沸石合成从试错法转变为主要优势的主要优势。此外,Rimer表示,加快沸石的结晶过程,加快沸石本身的反应,将带来许多社会经济优势。改进的沸石设计包括开发用于能源应用的改进催化剂(包括替代能源的进步),用于调节影响环境的排放的新技术和分离以改进对石油精炼、化学品生产和水净化产生影响的工业过程。