“这个材料的X射线衍射峰很有意思，抓紧焙烧一下看看是否稳定！”

“老师，材料是稳定的，衍射峰都在！”

这是中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称“青岛能源所”）分子筛材料研究组研究员卢鹏和其硕士研究生孙奕晴在第一次发现新型分子筛材料时激动的对话。

分子筛是什么？

它如同分子级别的“精密滤网”，由类似硅、铝等原子构成的“积木”四面体搭建而成，内部布满均匀的分子大小的孔道，具有强大吸附力，只允许比自身孔道小的分子通过，拦住大分子。

它可以在石油化工中当催化剂，可以用于气体分离净化，也能在污水处理中吸附污染物，对农业上的土壤进行改良……它在现实生活中具有极强应用性。

2024年12月12日，历时两年多的坚持和探索，中国科学院青岛生物能源与过程研究所Valentin Valtchev教授和卢鹏研究员团队在新型沸石分子筛合成领域取得了突破性进展，合成了首个结构稳定的本征介孔沸石分子筛，研究成果在线发表在国际期刊《自然》。

卢鹏（左）与Valentin Valtchev（右）在讨论成果   

循环往复   终破材料难关

回顾这次研究成果，虽然时间称不上漫长，但是每一步却饱受煎熬。

2022年3月，卢鹏入职青岛能源所。

从现实来说，他必须有成果才能申请基金，而只有拿到基金才能有钱进一步研究。因此，刚入职却没有产出的卢鹏内心焦虑，满脑子都在想接下来要研究什么，他希望能找到一个既新颖又有价值的课题。

彼时，蚌埠医科大学公共基础学院教授陈飞剑团队的研究进入了他的视线。

2021年12月，陈飞剑采用大尺寸模板剂，成功制备出接近1纳米孔径的超大孔分子筛。

尽管该成果仍处于微孔范畴，但却是首次实现硅铝组成且结构稳定地超过1纳米的分子筛。

看到这一成果时，卢鹏难掩内心激动。

这个方向既有潜力，同时与自己此前的研究方向相关联，经过综合评估，他毅然决定在前期研究基础上探索新方向、做出新突破！

2022年3月起，卢鹏一头扎进了实验室，不断对单头有机分子进行调变，将其设计为双头结构，并通过调控中间碳链长度，期望制造出更大孔径的分子筛。

从3月到11月，从春到冬，守在实验室里的卢鹏，衣服加厚了两层，却还是难以确定碳链长度。

叶子一片片转黄，卢鹏的实验结果也一次次失败。叶落泥土，但他的心却始终不肯屈服。他每天都在实验室里反复尝试，虽然过程很枯燥，但一想到可能会有新的发现，又再次充满了动力。

2022年11月，在卢鹏的悉心指导下，他的硕士生尝试了中间碳链长度为8个碳的情况，成功合成出样品。

回忆起当时的情景，卢鹏难掩兴奋，“当看到合成出样品的那一刻，我心跳都加快了，感觉曙光就在眼前！”

他们通过X射线衍射的初步判断、氮气或氩气的进一步物理吸附测试，最终确认该样品孔径接近两纳米。

那一刻，所有的努力都值得。

卢鹏在西班牙学习

卢鹏（中）在实验室

历时两年，一篇Nature!

为什么非要执着于分子筛的孔径？

这要从200多年前开始讲起。

18 世纪 50 年代，瑞典矿物学家发现一种加热会冒水汽的石头，将其命名为沸石，这是分子筛的“曾用名”。1932 年，Mac Bein 提出“分子筛” 概念，因其孔径在纳米级以下，可通过尺寸筛分不同分子。

分子筛涵盖多种具有此功能的无机或有机材料，沸石是其中天然的一种。按照孔径大小，沸石可分为微孔（2纳米以下）、介孔（2纳米到50纳米）和大孔（大于50纳米）。然而，此前无论是天然还是人工合成的沸石，基本都局限于微孔范畴。

但是，如果能使分子筛的孔洞更大，让大分子畅通无阻，同时具备较强的稳定性，那么即使在高温、水汽等特殊环境中，也能稳定地进行分子筛选工作。

卢鹏团队制造的ZMQ-1分子筛，则是针对这一限制设计了一种特殊的“模具”。这种分子筛的孔洞更大，可以让大分子畅通无阻，同时具备较强的稳定性，即使在高温、水汽等特殊环境中，也能稳定地进行分子筛选工作。

2022年12月，卢鹏团队获取了更系统的实验数据。

斯德哥尔摩大学结构化学系教授邹晓冬团队在晶体结构解析领域赫赫有名，团队开发的基于透视电竞的三维旋转电子衍射技术，能够精准地重构分子筛三维结构。

为进一步解析晶体结构，他们与斯德哥尔摩大学结构化学系教授邹晓冬团队展开合作。这一次，他的研究底气更足了。

2024 年 1 月 8 日，万事俱备，团队开始满怀信心地向Nature投稿。两三周后，稿件进入送审阶段，

但是，40多天的等待时间对卢鹏来说，“感觉比做实验的一年还漫长，每一天都在猜测审稿结果。”

终于，2024年2月下旬，他们收到了第一轮审稿意见。

三位审稿人中，有两位给出了非常正面的评价，但第三位审稿人则提出了一些较为尖锐的问题和建议，需要他们对实验某些细节和数据进一步分析完善。

补充大量实验数据、对数据分析方法进行优化和验证，团队再一次奋战在实验室，多次讨论、反复试验，而卢鹏更是日夜坚守、协调工作。

2024年4月初，团队完成了修改稿的提交。又过了漫长的接近两个月的时间，收到了第二轮的审稿意见。这次三位审稿人中的两位已经同意做细微的修改后接收，而第三位审稿人仍然对一些实验数据细节提了几条修改意见。

2024年8月末，团队完成文章进一步修改并返回了稿件。再经历了漫长了一个多月等待之后，2024年10月11号，他们收到了Nature的录用通知。

卢鹏激动地说：“所有的努力都没有白费，这一刻我们等了太久了！”

ZeoMat Group分子筛材料研究组合影

全球唯一获奖者！

在能源领域，沸石分子筛可用于气体分离与净化，如高效捕集二氧化碳以减少温室气体排放；同时，其优异的催化性能也使其成为燃料电池、太阳能电池等新能源技术中的重要材料。

在生物医药领域，沸石分子筛可作为药物载体，实现药物的靶向输送和控释。其独特的介孔结构为药物的装载和释放提供了理想的平台，有助于提高药物的生物利用度和治疗效果。

卢鹏的研究成果，不仅突破了传统分子筛合成的极限，也颠覆了该领域研究者对常规分子筛水热合成的理论和固有认知。这种分子筛就像一个“超级筛子”，可以让化工生产过程更高效、更环保。比如，在石油加工过程中，该材料能更高效地将重油转化为汽油和柴油，转化率超过80%，远高于目前65%的平均水平。

随着全球对清洁能源和环境保护的日益重视，沸石分子筛作为一种重要的功能材料，其研究和应用前景十分广阔。

因此，成果一经取得，许多企业纷纷前来寻求合作。

2024年，他们与中国石油、中国科学院大连化物所就该材料的应用建立了初步合作，将在重油催化裂化、羰基化制可降解塑料单体等工业化应用方面开展合作研究。

而2025年1月份，美国一家石化公司也与他们进行了对接洽谈，希望能实现材料的应用转化，更好地发展低碳经济。

2024年，他们的成果获得了山东省科技创新成果奖项。同时，他们还从全球五十多个申请者中脱颖而出，拿到“2024年度安东帕公司全自动吸附奖，”成为了该奖项的唯一获奖者。

分子筛材料应用前景广、对于国家发展有战略意义。

“会担心被国际同行或企业模仿吗？”

“我们的文章在发表之前就已经完成了专利申请保护，因此模仿没有任何问题”卢鹏坦言道：“而且外界的模仿也正是一个验证我们的工作真实性的过程。”

对于外界伸出的合作橄榄枝，卢鹏始终持审慎态度。

他们进行了更广泛的应用专利布局，数量达到二十余项。并在与企业合作前，就作出了明确约束说明。

在结束采访后，卢鹏将远赴法国参加颁奖仪式……

（以上图片由受访者提供）