沸石具有大的比表面積、發達的孔道結構、可調變的表面性質、強的酸性、高的熱穩定性和水熱穩定性,作為吸附劑、催化劑或催化劑載體,被廣泛應用于催化、吸附分離、離子交換等領域。然而由于其本身有限的孔徑尺寸(小于2nm)及較低的表面活性位可利用率,限制了大分子在其中的吸附與擴散,因此限制了其在催化、轉化等方面的應用。尤其是在石油資源日益短缺、重質油資源包括油砂瀝青等的利用日益受到重視的今天,開發新的重質油裂解大孔分子篩類催化劑是未來重油和油砂瀝青資源充分利用的關鍵之一。隨著分子篩催化技術的不斷發展,人們對分子篩催化劑的功能性提出了越來越高的要求。

沸石為典型的多孔材料,在其晶體表面構筑一層介孔殼層,可組成具有梯度孔分布的核-殼結構復合材料。這種以沸石為核的核-殼結構復合材料作為納米反應器,可以實現化學反應的分步、連續進行,從而提高反應效率;介孔殼層可起到分子篩分作用,阻止大分子擴散到沸石表面堵塞沸石孔道,保護沸石的活性中心,從而延長催化劑的壽命;同時也可以減少納米沸石表面酸性位,降低表面積炭的可能性,延長催化劑的壽命;在沸石及介孔殼層中裝載不同金屬納米顆粒等活性物種,可以制得多功能的沸石分子篩基催化劑。

以沸石為核,介孔氧化硅、介孔碳為殼的“多級孔道”和“梯度”酸分布的核-殼結構復合 材料在催化裂化、加氫裂解、精細化學品合成、吸附等領域中具有潛在應用前景。同時,多級孔道結構的核-殼復合材料也為其他多孔材料的制備提供了一種很好的模板。Yoon等人通過合理地配置沸石合成凝膠的組成,以及設計合理的合成條件,成功地在基底上得到均勻的沸石膜。他們可以精確地控制沸石膜中孔道走向,從而使這些膜在吸附分離中表現出很好的性能。隨著沸石膜技術的發展,制備沸石為殼型核-殼結構復合材料越來越受到人們的重視。

核-殼結構沸石分子篩復合材料在煤化工、石油?化工、精細?化工等領域應用中展現了?優異的性能。這種特殊的結構作為高性能的吸附劑,可以廣泛應用于氣體分離、載藥等領域;作為催化劑,可以大大提高反應物的轉化率,延長催化劑的壽命,也可以實現對目標產物的定向設計;且磁性沸石的特性賦予了沸石類吸附催化材料優異的分離性能,從而使得催化劑、吸附劑可以循環利用。