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荧光纳米成像破解工业分子筛催化剂"黑箱":传质-酸性-积炭机理与优化设计OA

Fluorescence nanoscopy unveils the black box of industrial zeolite catalysts:Mechanisms and optimization of mass transfer-acidity-coke formation

中文摘要英文摘要

工业分子筛催化剂(典型如FCC催化剂)的应用性能,受其传质、酸性及积炭等微观行为制约.传统表征技术对此类"结构-性能"关系的认知存在局限.本综述总结了超分辨荧光成像技术在解析上述关键微观过程的最新研究进展:(1)传质扩散行为:揭示了反应分子在复杂等级孔道内的非均匀扩散行为;(2)酸中心可及性:实现了酸性位点的纳米级定位与可接近性的可视化;(3)积炭行为:辨识了催化剂上积炭物种的时空演变机制.同时,还系统阐述了超分辨成像如何从纳米尺度深化对催化剂核心机理的理解,为精准设计高性能催化剂(优化孔道、调控酸中心、抑制积炭)提供关键理论支撑,并展望了该技术面临的挑战与未来发展方向.

The performance of industrial zeolite catalysts,typically exemplified by fluid catalytic cracking(FCC)catalysts,is governed by microscopic behaviors such as mass transfer,acidity and coking.Conventional characterization techniques exhibit limitations in elucidating the structure-performance relationships.So,recent advances in super-resolution fluorescence imaging for deciphering the key microscopic processes are systematically summarized in this review:(1)Mass transfer diffusion behavior:the heterogeneous diffusion of reactant molecules within hierarchical pore networks are revealed;(2)Acid site accessibility:nanoscale localization of acid sites and visualization of their accessibility are achieved;(3)Coking behavior:the spatiotemporal evolution mechanism of coke species on the catalysts are identified.Furthermore,the review elaborates on how super-resolution imaging deepens the understanding of fundamental catalytic mechanisms at the nanoscale,providing theoretical support for the rational design of high-performance catalysts-such as pore structure optimization,acid site regulation,and coking suppression-and concludes with an outlook on current challenges and future directions.

关慧敏;唐琴;张君屹;张梅花;黄义星;王焕;段宏昌;秦玉才;宋丽娟

辽宁石油化工大学 石油化工学院 辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室,辽宁抚顺 113000辽宁石油化工大学 石油化工学院 辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室,辽宁抚顺 113000中国石油兰州石化公司,甘肃兰州 730060辽宁石油化工大学 石油化工学院 辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室,辽宁抚顺 113000辽宁石油化工大学 石油化工学院 辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室,辽宁抚顺 113000辽宁石油化工大学 石油化工学院 辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室,辽宁抚顺 113000中国石油 石油化工研究院 兰州化工研究中心,甘肃兰州 730060辽宁石油化工大学 石油化工学院 辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室,辽宁抚顺 113000辽宁石油化工大学 石油化工学院 辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室,辽宁抚顺 113000

化学化工

超分辨荧光成像技术分子筛催化剂传质扩散酸中心积炭

super-resolution fluorescence imagingzeolite catalystsmass transfer diffusionacid sitescoking

《燃料化学学报(中英文)》 2026 (5)

107-124,18

Supported by National Natural Science Foundation of China(2023YFAI150770),Liaoning Revitalization Talents Program(XLYC2203165),Department of Education of Liaoning Province(LJ212510148027),the Talent Scientific Research Fund of LSHU(2024XJJL-001),PetroChina Lanzhou Petrochemical Company(LZSH-2025-JS-67)and Department of Science and Technology of Liaoning Province(2025-MSLN-443).

10.1016/S1872-5813(26)60652-4

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