申文杰等揭示丝光沸石分子筛孔道酸性位催化二甲醚羰基化分子机制

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近日，我所催化基础国家重点实验室催化反应化学研究组（501组）展恩胜副研究员、申文杰研究员等与中科院精密测量科学与技术创新研究院徐君研究员、邓风研究员等合作，在丝光沸石（MOR）催化二甲醚羰基化反应的活性位点鉴别和调控方面取得新进展。
　　MOR是二甲醚羰基化反应的重要催化剂，其活性与8-MR孔道的总酸量相关。尽管理论计算表明，T3-O9是唯一活性位点，但实验上鉴别和定量描述不同T位点酸性特征和催化机制仍面临挑战。

　　本工作中，科研人员首先通过分步晶化法合成了片状结构MOR，该MOR表现出优异的催化活性，醋酸甲酯收率达到0.72gMA·gcat.-1·h-1（473K、2MPa）。随后，科研人员利用二维固体核磁技术和DFT计算确定了骨架铝原子在T1至T4分布，发现该片状结构丝光沸石8-MR孔道的铝原子富集在T3位，动力学研究发现该酸性位的反应速率高达7.2molMA·molT3-Al-1·h-1（473K、1MPa）。随后，科研人员调变不同MOR样品的T1至T4位分布，发现位于8-MR窗口的T4酸性位也具有催化作用，但其活性只有T3位的1/4，从实验上证明T3位在催化二甲醚羰基化反应中的主导作用。该工作从原子尺度定量描述了丝光沸石分子筛8-MR孔道T位的催化反应化学，也深化了对沸石分子筛催化剂活性位结构的认知。
　　相关研究成果以“Experimental Identification of the Active Sites over a Plate-Like Mordenite for the Carbonylation of Dimethyl Ether”为题，于近日发表在Chem上。该工作的共同第一作者是我所501组博士研究生熊志平和中科院精密测量科学与技术创新研究院齐国栋副研究员。上述工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。（文/王宁 图/熊志平）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.09.002
        文章来源：大连化物所
         申文杰，1966年10月生，山西人。现任中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室主任，催化反应化学课题组组长，研究员，博士生导师。1988年毕业于中国国防科技大学，获理学学士学位；1991年毕业于太原理工大学，获工学硕士学位；1995年毕业于中国科学院山西煤炭化学研究所，获工学博士学位；1996-1998年韩国化学研究院博士后；1998-2001年日本通产省工业技术研究院大阪工业技术研究所产业技术研究员；2001年入选中科院“百人计划”。主要从事催化材料和催化反应过程的应用基础研究，针对能源和环境的重要反应过程涉及的催化剂的高活性、高选择性、高稳定性，开展催化材料制备化学、结构调控、反应机理及动力学研究。自2001年以来，共发表SCI论文130余篇，被引用3300余次。ACS catalysis、Catalysis for Sustainable Energy、催化学报、科学通报、工业催化、燃料化学学报等期刊编委，ChemCatChem国际顾问委员会委员。近年来，作为首席科学家主持国家重大科技研究计划1项，课题负责人主持科技部973子课题1项、国家基金项目6项、英国石油公司(BP)和美国通用汽车公司(GM)的国际合作项目6项。先后获得国家自然科学基金委杰出青年科学基金，中国化学会催化委员会中国催化青年奖、中科院优秀导师等多项荣誉称号。