用小米和高粱制备出多孔的碳化硅颗粒后，我就想：这种碳化硅颗粒中的孔道有几十微米，能不能在这种孔道中再装点别的东西，比如分子筛？一开始，我希望学生在孔道中能装一些MCM-41之类的中孔分子筛，因为这种分子筛在当时很热门，大家都说它能这能那似乎潜力无限，但一试却发现这种分子筛的热稳定性有问题，尤其是在有水分存在的条件下。我们知道，碳化硅的特点就是稳定性好，而且还导热。如果能将分子筛组装到碳化硅孔道中，那么在分子筛孔道中发生催化反应产生的反应热就可以很快传到碳化硅骨架上，从而改善分子筛的热稳定性。

    按理说，碳化硅颗粒的孔道有几十微米，而分子筛颗粒的大小只有几微米，在碳化硅孔道中合成出分子筛颗粒，应该不会太费事。可是学生做了将近一年时间，合成出来中孔分子筛虽然很好，可就是进不到碳化硅孔道中。也能在孔道中形成一些东西，但做了X射线衍射后，小角区都没有出现中孔分子筛特有的小角衍射峰。学生虽然没有制备出我希望的复合材料，但在催化应用方面却取得了较好的结果，论文也达到了所里的要求，所以很高兴地毕业走了。

   学生虽然毕业走了，但我仍然不死心。因为前面工作不顺利，我也不敢再让学生做了，怕影响人家毕业，于是就安排了一个已经工作的博士继续做。做了很长时间，仍然没有进展。我觉得既然组装这么费劲，肯定有科学上的原因。在没有找到原因之前，似乎不应该这样一而再、再而三地盲目试。于是我就对她说，我们不一定非得装MCM这样的中孔分子筛不可，你看看文献，不管什么样的分子筛，找一个方法最成熟、最简单或者已经实现工业化生产的某种分子筛，如ZSM-5这样的微孔分子筛，试一试看看能不能装进去。因为她以前没做过分子筛，做了一段时间后还是没有进展。

   这时候正好有一个朋友从日本回来了，他一直在做分子筛方面的研究。在跟他聊天的时候，我就顺便谈起了我准备往大孔道碳化硅里组装分子筛的事。他问了问碳化硅的孔道大小，说：应该没有什么问题。我又问他，哪种分子筛合成最容易。他也说ZSM-5容易。于是，我立即打电话，把我们组的那个博士叫过来，当面向他请教了一些实验过程中的具体问题。

   回去后没多久，实验就有了进展。虽然碳化硅的比表面积只从三十多，提高到一百三十左右，但X射线衍射表明确实在碳化硅中形成了分子筛。这样一来，我们就在由生物质颗粒制备的大孔碳化硅中原位合成出了具有微孔结构的ZSM-5分子筛，实现了微孔分子筛和大孔碳化硅的有机复合，得到了一种具有微孔和大孔结构的耐高温催化材料。这种材料可望在使用分子筛的高温催化反应中得到应用。

 
相关论文发表于：

Y. Y. Wang, G. Q. Jin, X. Y. Guo, Growth of ZSM-5 coating on biomorphic porous silicon carbide derived from durra, Microporous & Mesoporous Materials, 2009,118: 302-306.

 

                       生物碳化硅的大孔道(左)和组装在孔道中的分子筛(右)

         X射线衍射结果表明,在碳化硅孔道中形成了分子筛

                      孔分布分析结果表明,复合材料(右)和碳化硅(左)相比出现了微孔结构

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