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Consideration of the Aluminum Distribution in Zeolites in Theoretical and Experimental Catalysis Research
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2017-12-28 00:00:00 , DOI: 10.1021/acscatal.7b03676 Brandon C. Knott 1 , Claire T. Nimlos 2 , David J. Robichaud 1 , Mark R. Nimlos 3 , Seonah Kim 3 , Rajamani Gounder 2
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2017-12-28 00:00:00 , DOI: 10.1021/acscatal.7b03676 Brandon C. Knott 1 , Claire T. Nimlos 2 , David J. Robichaud 1 , Mark R. Nimlos 3 , Seonah Kim 3 , Rajamani Gounder 2
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Research efforts in zeolite catalysis have become increasingly cognizant of the diversity in structure and function resulting from the distribution of framework aluminum atoms, through emerging reports of catalytic phenomena that fall outside those recognizable as the shape-selective ones emblematic of its earlier history. Molecular-level descriptions of how active-site distributions affect catalysis are an aspirational goal articulated frequently in experimental and theoretical research, yet they are limited by imprecise knowledge of the structure and behavior of the zeolite materials under interrogation. In experimental research, higher precision can result from more reliable control of structure during synthesis and from more robust and quantitative structural and kinetic characterization probes. In theoretical research, construction of models with specific aluminum locations and distributions seldom capture the heterogeneity inherent to the materials studied by experiment. In this Perspective, we discuss research findings that appropriately frame the challenges in developing more predictive synthesis–structure–function relations for zeolites, highlighting studies on ZSM-5 zeolites that are among the most structurally complex molecular sieve frameworks and the most widely studied because of their versatility in commercial applications. We discuss research directions to address these challenges and forge stronger connections between zeolite structure, composition, and active sites to catalytic function. Such connections promise to aid in bridging the findings of theoretical and experimental catalysis research, and transforming zeolite active site design from an empirical endeavor into a more predictable science founded on validated models.
中文翻译：
理论和实验催化研究中对沸石中铝分布的考虑
沸石催化研究方面的研究工作越来越认识到骨架铝原子的分布所导致的结构和功能的多样性，这是由于新出现的催化现象的报道超出了其较早的历史所能认出的形状选择现象。关于活性位分布如何影响催化的分子水平描述是在实验和理论研究中经常提出的一个理想目标，但由于对在询问过程中沸石材料的结构和行为的不精确了解而受到限制。在实验研究中，更高的精度可以归因于合成过程中对结构的更可靠控制以及更坚固，更定量的结构和动力学表征探针。在理论研究中 具有特定铝位置和分布的模型的构造很少捕获实验研究的材料固有的异质性。在本《观点》中，我们讨论了一些研究结果，这些研究结果适当地说明了开发更具预测性的沸石合成-结构-功能关系时所面临的挑战，重点介绍了ZSM-5沸石的研究，这些沸石是结构最复杂的分子筛框架之一，也是研究最广泛的领域，因为它们在商业应用中的多功能性。我们讨论解决这些挑战的研究方向，并在沸石结构，组成和催化活性活性位之间建立更牢固的联系。这种联系有望帮助弥合理论和实验催化研究的发现，
更新日期：2017-12-28
中文翻译：
理论和实验催化研究中对沸石中铝分布的考虑
沸石催化研究方面的研究工作越来越认识到骨架铝原子的分布所导致的结构和功能的多样性，这是由于新出现的催化现象的报道超出了其较早的历史所能认出的形状选择现象。关于活性位分布如何影响催化的分子水平描述是在实验和理论研究中经常提出的一个理想目标，但由于对在询问过程中沸石材料的结构和行为的不精确了解而受到限制。在实验研究中，更高的精度可以归因于合成过程中对结构的更可靠控制以及更坚固，更定量的结构和动力学表征探针。在理论研究中 具有特定铝位置和分布的模型的构造很少捕获实验研究的材料固有的异质性。在本《观点》中，我们讨论了一些研究结果，这些研究结果适当地说明了开发更具预测性的沸石合成-结构-功能关系时所面临的挑战，重点介绍了ZSM-5沸石的研究，这些沸石是结构最复杂的分子筛框架之一，也是研究最广泛的领域，因为它们在商业应用中的多功能性。我们讨论解决这些挑战的研究方向，并在沸石结构，组成和催化活性活性位之间建立更牢固的联系。这种联系有望帮助弥合理论和实验催化研究的发现，
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