微小發現將改變能源儲存與氣體過濾的未來

一項突破性的研究介紹了DNL-17，這是一種新合成的鋁磷酸鹽分子篩，具有獨特的孔洞結構。研究人員利用先進的三維電子衍射技術，揭示了其複雜的晶體學細節，並發現了一種新穎的結構導向機制。這項進展為增強分子篩設計鋪平了道路，並具有廣闊的工業應用前景。

鋁磷酸鹽（AlPO）分子篩是由交替的PO₄和AlO₄四面體組成的結晶性微孔材料。這些結構形成了有序的通道和籠狀框架。具有三維（3D）通道系統的小孔AlPO分子篩在選擇性吸附和能源儲存方面具有巨大潛力。然而，合成這些材料並確定其精確的晶體學結構仍然是一個挑戰。

在發表於《美國化學會期刊》的一項研究中，由中國科學院大連化學物理研究所的郭鵬教授和劉中民教授領導的研究團隊，成功合成了一種新型的小孔AlPO分子篩，命名為DNL-17。他們使用了一種靈活的雙季銨化合物作為有機結構導向劑（OSDA）。

研究人員利用尖端的三維電子衍射（ED）技術，直接確定了DNL-17的複雜晶體結構。這種ABC-6家族的新成員具有3D 8 * 8 * 8環孔洞和包含四個特徵籠（d6r、can、eri和cha）的框架結構，並沿c軸具有獨特的24層堆疊序列（AABAACAABBCBBABBCCACCBCC）。

此外，研究人員發現了一種獨特的結構導向效應，其中靈活的OSDA在結晶過程中採用不同的構象來穩定不同的籠。他們證明DNL-17在分離正丁烷和異丁烷的選擇性吸附方面顯示出潛力。

郭教授表示：「這項研究表明，OSDA可以透過不同的構象構建新型的AlPO分子篩，為新分子篩的設計和合成鋪平了道路。」

參考文獻：Chenyang Nie, Yuanhao Li, Xiaona Liu, Nana Yan, Chao Ma, Jiahui Zhu, Linlin Hao, Peng Guo和Zhongmin Liu於2025年1月31日發表在《美國化學會期刊》上的「DNL-17: A Small-Pore Aluminophosphate in ABC-6 Family with 24 Stacking Layers Unraveled by Three-Dimensional Electron Diffraction」。DOI: 10.1021/jacs.4c18190