沸石是一种三维铝硅酸盐，其在亚纳米孔的大小和连通性、阴离子骨架的Si/Al比和电荷平衡阳离子等方面都具有独特的性质。由于阳离子会影响反应物和产物的晶内扩散速率，因此其不均匀分布会影响其催化性能。但是，常规表征分析工具尚无法观察到在沸石催化过程中其不均匀活性区域的结构变化。

有鉴于此，韩国西江大学Hyunjung Kim报道了利用XFEL测量了在丙烯与氮氧化物的催化脱氧反应过程中Cu-ZSM-5晶体中的位移分布。

文章要点

1）研究发现，反应初期形成的应变场主要是因为是丙烯在不均匀分布的铜位点上的吸附。

2）基于密度泛函理论的有限元计算结果显示，在催化NOx脱氧过程中，反应气体与铜离子配位产生的附加作用力导致了，研究人员利用布拉格几何相干x射线衍射成象（CDI）（BCDI）所观察到的应变。

3）利用相干和强X射线自由电子激光器（XFEL）脉冲，研究人员得到了这些结构变化在时间尺度上的图谱，这是传统同步加速器源所不能获得的。

该研究工作所提供的微化学工程方法为逐个原子设计具有明显和可调节的化学活性、特异性和选择性的纳米催化剂开辟了新的途径。

Kang, J., Carnis, J., Kim, D. et al. Time-resolved in situ visualization of the structural response of zeolites during catalysis. Nat Commun 11, 5901 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-19728-3

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19728-3