沸石择形催化剂在石油和精细化工加工中有着广泛的应用。然而，其小微孔严重阻碍了分子扩散并且对结焦比较敏感。分层结构多孔沸石单晶具有完全互连的，有序的和可调的多尺度孔隙度，在宏观，介观和微观长度尺度上（如叶子）均可提供理想的解决方案。然而，其合成仍然具有很高的挑战性。
有鉴于此，武汉理工大学苏宝连教授，陈丽华研究员，Gustaaf Van Tendeloo，上海石油化工研究院谢在库院士报道了采用自下而上受限晶化工艺，成功地合成了具有高度互联有序的晶内大/介孔体系、可变的Si/Al比、可调的介孔和大孔尺寸的ZSM-5单晶。
文章要点
1）与基准商业化微米级/中级和微米级/大型的纳米沸石相比，沸石单晶中的分层多孔体系可显著改善各种反应物的扩散性能，从而在大分子反应和MTO工艺中具有出色的催化性能。
2）以OMMS-ZSM-5(400，30)为例，其不仅在大分子裂化反应中具有较高的催化活性，而且分子的有效扩散速率分别比基准商业微孔/介孔C-ZSM-5和最新的微孔/大孔Nano-ZSM-5高10倍和5倍。在1，3，5-TIPB裂化反应中的利用率高达0.84，是C-ZSM-5催化剂的两倍，比Nano-ZSM-5催化剂高20%。MTO反应的平均结焦速率分别比C-ZSM-5和Nano-ZSM-5低2.2倍和1.7倍。
3）沸石单晶的催化性能可以通过改变Si/Al比，特别是通过调整晶内介孔和大孔尺寸来显著提高。具有介孔和最大孔尺寸的OMMS-ZSM-5(600,100)的相对扩散速率分别比CZSM-5和Nano-ZSM-5高7倍和4.5倍，MTO反应的平均结焦速率分别比C-ZSM-5和C-ZSM-5低8.9倍和7.2倍。与C-ZSM-5和Nano-ZSM-5催化剂相比，样品的寿命分别延长了13倍和3.5倍。
该沸石单晶合成路线不仅简单，易于升级，而且通用性强，已经扩展到其他沸石结构和沸石材料的成功合成，包括Beta，TS-1，MoR，Y和SAPO-34等。此外，利用这些性能优良的沸石单晶进行大系列工业催化反应，可以设计出效率高、催化活性高、选择性好、寿命长、能耗、时间和原料消耗少的新型强化反应器和工艺。
Sun et al., Hierarchical Zeolite Single-Crystal Reactor for Excellent Catalytic Efficiency, Matter (2020)
DOI：10.1016/j.matt.2020.07.016
https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.07.016
