本工作将孤立的Co位点构筑到纯硅MFI分子筛骨架中,通过多种表征技术结合理论模拟建立了活性中心{(≡SiO)2Co(HO-Si≡)2}的微观结构。研究发现,Co位点主要位于MFI分子筛的T1(7)和T3(9)位,具有两个Co-O-Si键和两个类桥式羟基Co···OH-Si结构。和金属酶催化相似,金属—分子筛Co-MFI通过局域结构和微环境共同作用,实现了丙烷脱氢过程:分子筛微环境可以预活化丙烷分子,Co原子可以极化临近的氧原子(Co-O-Si)接受C3H7*和H*,Co原子和柔性的分子筛骨架能够稳定C3H7*中间物种;Co活性中心电子态和配位状态的连续动态演变和可逆恢复,满足PDH反应中一系列基元步骤,实现类酶催化作用过程。该工作有助于理解金属—分子筛活性中心的作用方式、微环境的协同作用过程和分子筛动态催化机制。
相关成果以“Atomic Insight into the Local Structure and Microenvironment of Isolated Co-Motifs in MFI Zeolite Frameworks for Propane Dehydrogenation”为题,于近日发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)上,该工作的第一作者是我所DNL1201组博士后胡忠攀和05T8组博士研究生秦刚强。上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、博士后基金、我所优秀博士后、中科院特别研究助理等项目的支持。(文/图 胡忠攀、秦刚强)
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02636