分子筛又称沸石，是一类具有均匀微孔结构的材料，孔径在纳米级别（通常为0.3-2 nm）。由于其孔径与分子动力学直径相当，分子筛可像“筛子”一样对不同尺寸分子进行精准筛选。得益于这一独特性质，分子筛作为催化剂/吸附剂在能源、环保、日化、冶金等领域得到了广泛应用。以下是一些典型分子筛的空间拓扑结构与典型应用：
然而，鉴于实际生产生活的复杂性，还需引入“非分子筛组元”（如二氧化硅、氧化铝、无定形铝硅酸盐、活性黏土）以辅助分子筛组元充分发挥其优异性能。如同合唱团的完美演出需要各声部歌手通力合作，分子筛工业催化剂性能的优化同样依赖于分子筛组元与“非分子筛组元”的协调配合。长期以来，“非分子筛组元”被视为工业催化这台精彩演出中的“观众”而非“演员”，其对整体催化性能的影响未受足够重视。但近年来，国际同行越来越多的研究发现：对于某些设计大分子反应物的体系，如废塑料高质回收利用、能源低碳生产与转化，“非分子筛组元”对扩散与催化性能至关重要。
近期成果介绍
近期，NMR-X彭鹏副教授/郑安民教授团队，携手中科院大连化学物理研究所徐舒涛研究员/刘中民院士团队、中国石油大学（华东）阎子峰教授团队，精心设计构建了模型催化剂作为研究对象，通过调控单一变量，系统探究了工业催化剂中沸石与非分子筛组元间孔道匹配联通性与扩散和反应动力学性能之间的构效关系。该成果已于2025年5月发表于国际化学顶级期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society, JACS）。
多种谱学方法助力工业分子筛催化剂中扩散与催化效率研究选取典型分子筛ZSM-5代表分子筛组元，引入介孔二氧化硅作为“非分子筛组元”代表，构建了一系列孔道匹配连通性可调的模型分子筛工业催化剂。研究团队结合多种谱学技术（如超极化氙-129核磁共振技术（Hyperpolarized ¹²⁹Xe NMR）、智能重量分析（Intelligent Gravimetric Analyzer, IGA）、时间分辨原位傅里叶变换红外光谱（Time-Resolved in situ FTIR）等），深入研究了客体分子在模型催化剂中的多尺度扩散行为及其与结构的关系。研究发现：当“非分子筛组元”与分子筛微孔之间能够形成良好的介-微孔取向连接时，可显著加速分子在组元界面的扩散。此时的“非分子筛组元”蕴含的大尺寸介孔如同漏斗一样，能有效富集反应物分子，从而提升分子筛的利用效率。该工作确证了非分子筛组元与分子筛组元之间孔道匹配连通性在促进中间产物扩散迁移方面的关键作用，为分子筛工业催化剂的理性设计提供了重要理论指导。
人物介绍
彭鹏
武汉科技大学化学与化工学院
副教授 硕士生导师
核磁共振与分子科学交叉研究院(NMR-X)
研究方向：分子筛与多相催化
彭鹏副教授现任核磁共振与分子科学交叉研究院材料磁共振团队骨干成员，长期从事分子筛及相关多孔材料的合成、工业化应用与扩散及催化效率分析研究。入选湖北省“楚天学者”、武汉科技大学“香涛青年百人”；荣获“山东省优秀博士论文”、“法国国家科学研究中心-中国香港王宽诚教育基金会博士后奖”、“《AIChE Journal》期刊优秀审稿人”等奖励。相关研究成果发表于Journal of the American Chemical Society、National Science Review、ACS Catalysis等权威期刊。近五年主持国家自然科学青年基金、国家自然科学基金委员会-欧盟委员会“中欧人才项目”、科技部国家重点研发计划“战略性科技创新合作”重点专项子课题、中国博士后科学基金、山东省自然科学青年基金等多项科研项目；申请发明专利3项，其中1项已获授权。现任《石油炼制与化工》期刊青年编委，并担任Chemical Society Review、Chemical Science等顶尖期刊审稿人。
具体研究方向包括：
(1) 废弃塑料催化裂解制低碳化学品；
(2) 固体废弃物的资源化利用；
(3) 基于谱学联用技术的分子筛扩散与表面性质分析。
