中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所鄧風(fēng)研究組在沸石分子篩催化甲醇制烯烴反應(yīng)的“超分子活性中心”研究方面取得新進(jìn)展，研究結(jié)果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。
    沸石分子篩催化甲醇制乙烯、丙烯等低碳烯烴的MTO（methanol-to-olefins）反應(yīng)已經(jīng)成為目前石油化工領(lǐng)域代替石油生產(chǎn)大宗化學(xué)品——低碳烯烴的核心技術(shù)。然而MTO過程的反應(yīng)機(jī)理仍不是很清楚，這在一定程度上制約了高效催化劑的研發(fā)。MTO反應(yīng)中的一個獨特現(xiàn)象是限域在分子篩孔道中的“烴池”物種（如碳正離子和多甲苯）具有催化作用，同時分子篩酸性位的作用也必不可或缺，人們認(rèn)為在MTO 反應(yīng)中可能存在由“烴池”物種和分子篩骨架酸性位共同組成的“超分子活性中心”，但是對于“超分子活性中心”是否存在以及它在MTO過程中的作用機(jī)制一直缺乏直接的實驗證據(jù)。
    最近，該研究組的徐君、王超和王強利用前期所發(fā)展的13C-27Al雙共振固體NMR新技術(shù)，在研究沸石分子篩ZSM-5的MTO反應(yīng)中，直接觀察到13C（“烴池”有機(jī)物種）與27Al（無機(jī)分子篩骨架鋁）之間的相互作用，證實了“超分子活性中心”的存在；利用12C/13C 同位素交換NMR實驗闡明了“超分子活性中心”在MTO反應(yīng)中的作用：與分子篩骨架鋁有強相互作用且空間鄰近的“烴池”物種表現(xiàn)出高的反應(yīng)活性，遠(yuǎn)離分子篩骨架鋁的“烴池”物種的反應(yīng)活性較低。該結(jié)果對于發(fā)展甲醇化學(xué)以及揭示MTO反應(yīng)機(jī)理都具有重要意義。研究工作得到國家自然科學(xué)基金的資助。