吉林大学于吉红院士课题组全面概述了分子筛材料及分子筛基复合材料在温室气体（CO2，CH4）吸附分离和催化转化方面的研究进展。讨论了沸石分子筛结构特性对吸附分离及催化转化性能的影响。这篇综述为CO2和CH4高效捕集以及催化转化提供了至关重要的见解和启示。
温室气体（主要包含CO2和CH4）的排放导致全球变暖，这对人类生存构成重大威胁。CO2和CH4捕集以及催化转化制备高附加值化学品，为实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标提供了有效策略。沸石分子筛是一类重要的无机晶体材料，其具有规则的微孔结构、高比表面积、可调节的骨架组成、较大的离子交换容量、良好的热稳定性和水热稳定性，广泛应用于催化、吸附和分离领域。
吉林大学于吉红院士课题组撰写综述文章，系统地总结了沸石分子筛结构特性，包括骨架硅铝比、多级孔道结构、颗粒尺寸、骨架外阳离子种类等对CO2和CH4吸附分离性能的影响（图1）。此外，该综述还介绍了分子筛基催化材料在CO2和CH4转化制备碳氢化合物、含氧化合物、合成气等反应过程的应用，选择具有特定结构及物化性质的沸石分子筛材料，可实现高效催化CO2和CH4转化，以及调控目标产物选择性，这对减轻温室气体排放和维持能源和化学品的可持续供应具有重要意义。该综述总结了该领域当前面临的挑战和未来的机遇，包括：1）构筑分子筛基核壳结构，促进复杂气体组分下温室气体的高效捕集；2）充分应用先进原位表征技术，深入揭示催化反应机理和活性物种演变规律；3）精准调变分子筛结构描述符，提升其温室气体吸附容量（或者目标产物选择性）；4）应用3D打印技术，构筑高活性分子筛基材料，精细调变各活性组分比例及空间邻近性；5）结合人工智能技术，加快分子筛材料结构筛选和设计合成，促进高性能沸石分子筛吸附剂和催化剂的发展。沸石分子筛材料的可控制备与应用，将为实现“双碳”目标和人类社会的可持续发展提供新的思路和解决方案。
本文共同第一作者为吉林大学副教授张强，博士研究生李嘉梁，通讯作者为于吉红院士。详见：Qiang Zhang, Jialiang Li, Li Li, Jihong Yu. Zeolite-based materials for greenhouse gas capture and conversion. Sci. China Chem., 2024, DOI:10.1007/s11426-024-2287-6
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