通过颗粒附着的沸石非经典生长已经被提出了二十年，但附着机制和动力学调节仍然难以捉摸。

近日，吉林大学于吉红院士, 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院Jun Xu通过使用含有封装的TPA⁺模板和丰富的硅烷醇(Si−OH)作为唯一前体的无定形原沸石(PZ)纳米粒子，在水热条件下实现了MFI型沸石的非经典生长。

文章要点

1）研究人员通过二维(2D)固态核磁共振(NMR)相关光谱研究了前驱体的硅烷醇特性，事实证明，二维(2D)固态核磁共振(NMR)在确定前驱体附着行为和晶体生长方向方面发挥着关键作用。

2）在机械球磨或压片过程中，压力驱动球形PZ融合成片状集成PZ（IPZ），同时外部硅烷醇从均匀分布转变为曲率依赖分布，内部硅烷醇从孤立转变为空间邻近。

3）与孤立的硅烷醇相比，空间上邻近的硅烷醇与TPA⁺具有更强的相关性，有利于通过硅烷醇缩合形成Si−O−Si键。随后，在表面能最小化的驱动下，片状IPZ前体的颗粒附着优先发生在具有高密度硅烷醇的高曲率表面，导致非经典生长的各向异性速率，从而形成高纵横比的MFI-型沸石纳米片。

4）先进的电子显微镜提供了非晶IPZ前体沿c轴方向附着到结晶中间表面并形成非晶-结晶界面的直接证据，随后界面消除和结构演变为单晶相。

研究结果不仅揭示了沸石非经典生长机制，而且揭示了硅烷醇化学在动力学调节中的关键作用，这对于追求定制沸石合成非常重要。

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Qiang Zhang, et al, Silanol-Engineered Nonclassical Growth of Zeolite Nanosheets from Oriented Attachment of Amorphous Protozeolite Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c04031

https://doi.org/10.1021/jacs.3c04031