全文概要

清华大学魏飞、陈晓与浙江大学肖丰收团队提出了一种基于熵效应调控沸石共生结构的新策略。研究通过增大有机结构导向剂（OSDA）的尺寸与体积，增强其在沸石孔道内的平动与转动受限程度，从而显著降低OSDA与沸石相互作用的熵变（ΔS₂），诱导体系通过形成高无序共生结构（如ITH/ITR、MFI/MEL等）实现热力学补偿。该熵调控策略对自由能的贡献高达1.8 kJ/mol SiO₂，远超过焓变的影响（约0.18 kJ/mol SiO₂），为沸石结构设计提供了全新视角。

本文要点

1. OSDA受限增强熵效应：选用长链OSDA（如OSDA2）或引入苯环（如OSDA3），通过iDPC-STEM直接观测到OSDA在孔道中的取向受限，结合分子动力学模拟证实其平动与转动自由度显著降低。

2. 高分辨结构表征：利用iDPC-STEM在原子尺度解析ITH/ITR共生结构，发现OSDA2与OSDA3导向的样品呈现高度无序的ITH/ITR交替共生，统计显示ITH与ITR比例接近1:1，构型熵达到最大。

3. 热力学分析：溶液量热学表明焓变差异可忽略，熵变是主导因素；MD计算进一步揭示随着OSDA链长增加，单位体积熵变（ΔS₂/V）显著下降，驱动共生结构形成。

4. 策略普适性验证：该熵策略成功拓展至MFI/MEL与CHA/GME等体系，显示其在多类沸石共生结构设计中的广泛适用性。

文献详情

Mingyu Zhao, Qinming Wu, Xiao Chen, et al. Entropy-Governed Zeolite Intergrowth, J. Am. Chem. Soc. (2025) DOI: 10.1021/jacs.5c14291

全文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c14291