沸石分子筛因其有序的微孔结构与高度可调的化学环境，在吸附、分离和催化等领域得到了广泛应用。相关应用通常涉及分布于孔道中的金属离子、原子团簇、配合物以及有机分子等“客体”物种。精确调控这些“客体”与沸石分子筛“主体”之间的相互作用，是实现性能优化与功能精细化设计的关键。要实现这一目标，首先需准确揭示“客体”的种类、数量和空间分布等微观结构特征。然而，这些特征通常具有高度局域性和非周期性，难以通过传统结构分析方法（如光谱或衍射）实现精确表征；同时，由于沸石分子筛对电子辐照高度敏感，采用透射电子显微术（TEM/STEM）获取清晰可靠的原子分辨图像也面临巨大挑战。

近日，华南理工大学前沿软物质学院韩宇教授与张辉教授团队合作撰写的综述文章《Exploring guest speciesin zeolites using transmission electron microscopy: a review and outlook》发表于《ChemicalSociety Reviews》。该综述从成像原理到应用案例、从发展历程到未来展望，系统梳理了透射电子显微术在研究沸石分子筛主–客体体系中的应用进展，全面总结了已有研究成果、相关技术的发展动态、当前面临的关键挑战，以及未来的潜在发展方向。

在该综述中，作者首先阐述了多种 TEM/STEM 成像模式的基本原理、各自特点及适用范围与局限性，重点介绍了几种新兴的低剂量成像技术，包括iDPC-STEM、OBF-STEM和4D-STEM（图1），并进一步讨论了降低电子束辐照损伤所需的实验策略与软硬件条件。随后，作者系统回顾了利用 TEM/STEM 表征沸石分子筛中客体物种的研究进展。根据客体的化学组成及其可视化的难易程度，相关研究被分类讨论，包括低原子序数金属、高原子序数金属以及有机分子等不同类型的客体物种。最后，作者展望了 TEM/STEM 在沸石分子筛研究中的未来发展方向，重点探讨了原位表征、三维成像和低温成像在高精度解析主–客体相互作用方面所面临的机遇与挑战。此外，作者指出，不当的图像处理可能导致对客体物种的误识别，并强调人工智能技术在提升电子显微分析准确性和效率方面的潜力与重要性。

图1.(a) 沸石分子筛中客体物种的类型及其空间分布示意图；(b–c)基于透射电子显微术的多种成像模式和表征方法示意图：(b)TEM 模式；(c)STEM 模式。 

过去几十年中，软硬件技术的持续进步与成像理论的发展，尤其是球差校正技术的广泛应用，使透射电子显微术成为研究原子尺度下局域、非周期结构的关键工具。尽管电子束辐照损伤在一定程度上限制了其在沸石分子筛研究中的应用，但低剂量成像技术的兴起正逐步突破这一瓶颈。通过系统梳理透射电子显微成像模式与低剂量策略在沸石主–客体体系研究中的应用实例、潜在误区及最新进展，该综述有助于本领域研究人员深入理解各类透射电子显微技术的优势、适用范围与局限性，从而更合理地选择表征手段，更准确地解读图像数据，进一步揭示主–客体相互作用。

华南理工大学博士生于芷苓与林煌为本文的共同第一作者，韩宇教授与张辉教授为共同通讯作者。

文章信息：

ZhilingYu, Huang Lin, Hui Zhang*, Yu Han*. Exploring guest species in zeolites usingtransmission electron microscopy: a review and outlook. Chem. Soc. Rev.,2025, DOI: 10.1039/D5CS00159E.

文章链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cs/d5cs00159e