2023年7月26-28日，Green Carbon首届编委会暨2023国际绿碳科学大会在青岛召开。Green Carbon顾问委员会委员、美国休斯顿大学教授Jeffrey Rimer应邀出席并做题为“为低碳可持续发展设计构建具有更优性能的纳米孔材料”的主旨报告。
在首届编委会上，Jeffrey Rimer教授建议，邀请该领域的杰出专家学者为特定主题撰写综述或展望性文章，将有助于在创刊初期提高期刊影响力；通过面向年轻研究人员策划专刊，引导他们成为未来的常规贡献者，逐步为期刊培养忠诚的读者群和作者群。
为低碳可持续发展设计构建 具有更优性能的纳米孔材料
作为分子筛非经典结晶路径研究的卓著学者，Jeffrey Rimer教授分享了他在分子筛材料设计构建方面的研究成果。Jeffrey Rimer教授指出，针对实现绿色低碳、可持续发展目标，分子筛催化剂可以在以下三个方向做出显著贡献：传统烃类转化过程的节能增效、C1和低碳烃类制备化学品的新催化剂开发、生物质转化及塑料降解新工艺开发。完成这些任务的一个有效途径就是设计构建具有不同纳米构造的分子筛晶粒，缩短扩散通道、提高转换频率、抑制产物二次反应和积炭，从而提高原料利用率、提高选择性、降低能耗。
Jeffrey Rimer教授以丰富的实验案例，对生鳍分子筛、自支持SPP分子筛、蛋壳分子筛的设计合成及其优越催化性能进行了深入探讨，并分享了开发生鳍分子筛在无晶种、无有机模板剂条件下绿色合成方法的最新成果。
首先Jeffrey Rimer教授回顾了用原位原子力显微镜对分子筛晶化非经典性研究中所发现的可溶性单体和低聚体、无定形以及晶体胶粒胶团进行有序和无序组织的多条路径，并给出了更多的细节。特别是描述了硅铝体系中，铝物种在无定形氧化硅胶粒表面分散之后参与硅氧晶体骨架构建的过程。Jeffrey Rimer教授指出，对这些基元过程进行深入的理论研究，是构建分子筛纳米晶体、纳米薄层、生鳍分子筛、自支持SPP分子筛等具有纳米结构的分子筛晶粒的起点，是实现微孔扩散控制的关键。
根据非经典多路径理论，Jeffrey Rimer教授提出在以晶种激活分子筛晶化的体系中，可通过控制晶种的溶解程度，分别合成纳米空心分子筛和纳米晶粒织构分子筛；通过控制晶种的保持过程，合成生鳍分子筛、纳米薄层自支持SPP分子筛以及分散的纳米薄层。一个最新的实例是以纯硅MEL分子筛为晶种，将其投入通常用作MOR分子筛合成配方的溶胶体系中，获得了单层厚度仅为30-60纳米的MEL型SPP分子筛，并且产物的Si/Al比为10，含有大量酸性催化中心。根据Tsapasis教授的研究，这种MEL型SPP具有混融共生结构，即MEL纳米片互相交叉支撑的部位实际具有MFI结构。这样的SPP分子筛，在甲醇制烃类的反应中，催化转换频率提高了5倍，在费克烷基化反应中转化率提高了30%，充分展示了缩短扩散路径的实际效果。与Tsapasis教授合作，还开发了一种所谓SPP纳米薄层表面“退火”的方法，在水热体系中修饰表面缺陷，具有进一步提高反应选择性的效能。
生鳍分子筛同样具有优化扩散的效果，特别是多取代芳烃的扩散成为可能。Jeffrey Rimer教授展示了一种2维平板FER生鳍分子筛的新材料。在正丁稀制异丁烯反应中，新材料的转换频率提高了1倍，异丁烯选择性从74%提高到80%。
蛋壳分子筛可视为弯曲的纳米薄层。Jeffrey Rimer教授展示了具有MFI和MEL结构的蛋壳分子筛在甲醇制烃类的反应中都表现出优越的扩散性质，通过抑制二次反应和结焦，显著提高了低碳烯烃选择性并延长了寿命。
Jeffrey Rimer教授指出，这些基于晶种再溶解控制和结构导向剂设计所合成的纳米结构分子筛，虽然具有优异的性能，但其合成方法并不适于进行放大生产，利用适当的无机试剂阻断纳米结构长大、利用水合无机离子代替有机结构导向剂是值得的研究方向。例如将KOH和GeO₂投入相应的晶化体系中，可合成MFI和MEL纳米分子筛，在甲醇转化反应中均表现优异。而在各种水合无机离子中，水合Li+离子的尺寸几乎可替代二甲基金刚烷铵离子用于CHA分子筛的合成。Jeffrey Rimer教授最近重新研究了Na⁺、K⁺、Li⁺用于分子筛合成的相图，并以各自的水合自由能作为指标总结了多种分子筛的晶化规律。
最后，Jeffrey Rimer教授总结道，分子筛的晶化过程由于其非经典性仍然仿佛一个黑匣子。向其中窥视的结果，可用于控制晶体成核过程、选择晶体生长路径，实现纳米结构的可控合成。只有如此，才能够在传统烃类催化转化领域提高能量和物质利用率，为新的应用开发新材料、新工艺，实现绿色可持续发展。
Jeffrey Rimer 教授
Jeffrey Rimer 是休斯顿大学Abraham E. Dukler冠名化学工程教授，Green Carbon期刊顾问委员会委员。他拥有圣路易斯华盛顿大学化学工程和阿勒根尼学院化学双学士学位，特拉华大学化学工程博士学位。他在纽约大学进行了两年博士后研究之后，于2009年加入休斯顿大学。Jeffrey Rimer教授的专业领域是晶体工程学，包括针对特定的应用需求设计合成微孔吸附剂与催化剂。Jeffrey Rimer教授获得了众多奖项，包括NSF CAREER奖、2016欧文康宁学者早期职业生涯奖、2017美国化工学院FRI/John G. Kunesh奖、2016年加州大学圣芭芭拉分校Mellichamp化学研究未来领袖奖。2018年他获得了韦尔奇基金会化学研究Norman Hackerman冠名奖。2020年获得TAMEST组织唐奈尔夫妇冠名工程奖。他还因在本科和研究生的教学成果获得休斯顿大学研究与教学优秀奖金和优秀教学奖章。他是美国发明家院的资深院士，曾担任美国西南催化学会主席，现任美国晶体生长学会执委会成员、国际分子筛学会执委会成员。他曾两次担任Gordon Conference的主席，分别主持晶体生长和纳米催化材料与应用的会议。Jeffrey Rimer教授现任Crystal Growth & Design期刊副主编，并担任AIChE Journal、Molecular Systems Design & Engineering、Reaction Chemistry & Engineering期刊的顾问委员会成员。
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Jeffrey Rimer教授与Green Carbon | 为低碳可持续发展设计构建具有更优性能的纳米孔材料
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