核磁共振与分子科学交叉研究院郑安民教授/刘志强教授团队在《Chemical Society Reviews》发表了题为“Confinement effects on molecular diffusion in zeolites: mechanisms and perspectives”的文章(Chem. Soc. Rev., 2026, 55, 210-253),并入选为封面文章,针对分子筛纳米孔道内限域扩散的微观机制进行了介绍。武汉科技大学博士后赵蕾为第一作者,中国科学院精密测量科学与技术创新研究院博士后袁家敏为共同第一作者。刘志强教授和郑安民教授为通讯作者。
团队基于多年研究积累与国际前沿进展,系统梳理了分子筛(沸石)中分子扩散的限域效应机制,建立了 “结构 - 扩散 - 功能” 的关联体系,为相关材料在催化、分离及能源转化领域的应用提供了理论参考。

沸石分子筛作为工业催化、气体分离与能源存储等领域中应用最广泛的多孔材料之一,是研究纳米限域效应的典型体系。其内部具备分子尺度的规整孔道结构,能够对客体分子施加精准的空间约束,从而显著调控其扩散行为与催化性能。与以往侧重于实验技术、计算方法或宏观性能的综述不同,本综述立足于分子尺度,系统探讨限域环境对扩散行为的微观调控机制。通过原子层面的机理分析,揭示了空间约束、骨架柔性、酸性位点分布、浓度和温度等因素如何协同调控分子的扩散路径、扩散能垒与扩散速率,并深入阐明了限域空间中分子路径控制、悬浮效应、门控效应和热阻效应等反常扩散的微观机理。在此基础上,本文进一步明晰了扩散行为与催化性能之间的内在关联,从微观层面系统阐述了限域效应所驱动的形状选择性与反应增强机制,并展望了面向催化、分离与能源转化等工业应用时,开发高性能沸石分子筛材料所面临的关键挑战与未来机遇。

团队介绍(多相催化理论模拟课题组)
郑安民、刘志强团队致力于深入探究多孔材料(特别是沸石分子筛)内的主客体相互作用机制,核心聚焦于材料的吸附与扩散性能。致力于多相催化领域的理论模拟与机制研究,以分子筛等多孔催化材料为核心体系,系统开展从微观机理到宏观催化行为的跨尺度探索,重点关注吸附-扩散-反应全过程的耦合机制与动态行为。研究团队以多尺度理论模拟为核心手段,结合量子化学计算、分子动力学模拟、计算流体力学及机器学习等先进理论方法,建立多孔催化材料在真实反应环境中的动态结构和催化性能的构效关系,推动实现催化材料的理性设计与性能精准预测,支撑高效催化剂的可控开发。

作者介绍

赵蕾|博士后
武汉科技大学 化学与化工学院
核磁共振与分子科学交叉研究院(NMR-X)
研究方向:分子筛材料的合成及先进应用
主要聚焦于分子筛材料的设计合成,具体方向为:
(1)分子筛材料形貌尺寸的调控
(2)金属分子筛耦合材料的开发与应用设计。
共发表SCI论文10余篇,参与多项国家自然科学基金项目。