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    沸石是石油化工業(yè)中廣泛應(yīng)用的晶體材料，也是製造精細化學(xué)品的關(guān)鍵催化劑，而鋁是沸石材料活性中心的來源。香港理工大學(xué)（理大）團隊的研究成功揭示鋁原子在沸石骨架的精確位置，有望用於設(shè)計效能更高和更穩(wěn)定的催化劑，提高石油化工產(chǎn)品的產(chǎn)量、實現(xiàn)高效的再生能源儲存和空氣污染管制，促進沸石在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。研究成果已於國際期刊《科學(xué)》發(fā)表。

    理大今日（10日）表示，研究由理大應(yīng)用生物及化學(xué)科技學(xué)系催化及材料學(xué)講座教授曾適之教授、副教授勞子桓教授，以及第一作者研究助理教授李光超博士帶領(lǐng)，與牛津大學(xué)及中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院合作開展。

    沸石具有清晰的微孔結(jié)構(gòu)、高表面積，以及可調(diào)節(jié)酸鹼度等特性，在石化提煉、環(huán)保催化劑及精細化學(xué)品合成過程中是不可或缺。沸石中的鋁原子分布會影響分子吸附物的幾何形狀、催化活性，以及形狀和尺寸的選擇性。然而，鋁原子在沸石骨架的精確位置及分布，以及其對沸石催化行為的影響，一直是科學(xué)界未解決的難題。

    研究由理大應(yīng)用生物及化學(xué)科技學(xué)系催化及材料學(xué)講座教授曾適之教授帶領(lǐng)。

    團隊研究了實驗室合成及商用的兩類H-ZSM-5沸石，以拉近基礎(chǔ)研究與實際工業(yè)應(yīng)用之間的差距，並優(yōu)化H-ZSM-5，實現(xiàn)更高效的催化製程。團隊運用創(chuàng)新的方法，利用專為探測材料晶體結(jié)構(gòu)而設(shè)的工具，包括「同步輻射共振軟X射線衍射」及「探針輔助固態(tài)核磁共振」（SSNMR），結(jié)合分子吸附方法，成功揭示分子與鋁活性位點的互動作用，並在商用H-ZSM-5沸石骨架結(jié)構(gòu)內(nèi)找到單一及成對鋁原子的精確位置，在鋁原子定位上取得突破。

    研究成果將有助製造更高效、更具選擇性的催化劑，其應(yīng)用不限於石油化工產(chǎn)品，還可惠及再生能源和污染控制等產(chǎn)業(yè)，促進可持續(xù)發(fā)展，減少對環(huán)境的影響。在煉油石化應(yīng)用方面，可提高汽油和液體燃料原料「烯烴」的產(chǎn)量及質(zhì)量，同時降低能耗。如應(yīng)用於環(huán)保催化劑，可更有效舒緩空氣污染問題。在再生能源與生物燃料應(yīng)用方面，則有助實現(xiàn)更高效的氫氣存儲和利用，有助推動氫能經(jīng)濟的發(fā)展。

    此外，團隊會積極與工業(yè)夥伴緊密合作，促進研究成果轉(zhuǎn)化落地。綠色化學(xué)與可持續(xù)催化是理大大亞灣技術(shù)創(chuàng)新研究院的重點研究方向之一，團隊將借助研究院的龐大網(wǎng)絡(luò)和科研優(yōu)勢，與當(dāng)?shù)厥突て髽I(yè)合作，攜手推動創(chuàng)新轉(zhuǎn)化研究，加速先進沸石催化劑的商業(yè)應(yīng)用。目前，理大擁有全港唯一一部SSNMR設(shè)施，也將引入粵港澳大灣區(qū)及華南地區(qū)首部「動態(tài)核極化SSNMR（DNP-SSNMR）光譜儀」，進一步提升研究工作的進度。

    頂圖：理大應(yīng)用生物及化學(xué)科技學(xué)系研究團隊成功揭示沸石結(jié)構(gòu)內(nèi)單一及成對鋁原子的精確位置。圖為副教授勞子桓教授（右）、研究助理教授李光超博士（左），以及理大擁有的全港唯一一部「探針輔助固態(tài)核磁共振光譜儀」。

    團隊運用創(chuàng)新方法，利用專為探測材料晶體結(jié)構(gòu)而設(shè)的工具「同步輻射共振軟X射線衍射」，並結(jié)合分子吸附方法，揭示分子與鋁活性位點的互動作用。