武漢物數(shù)所應(yīng)邀為Accounts of Chemical Research撰寫“沸石分子篩催化劑的固體核磁共振研究”專題論文
來源: 時(shí)間:2019-07-03
近日,應(yīng)美國化學(xué)會權(quán)威綜述性學(xué)術(shù)期刊Accounts of Chemical Research的邀請,武漢物數(shù)所的徐君研究員和鄧風(fēng)研究員撰寫了題為“Metal active sites and their catalytic functions in zeolites: insights from solid-state NMR spectroscopy”的專題論文(封面文章)。Accounts of Chemical Research期刊主要發(fā)表介紹作者自己系統(tǒng)研究成果的專題論文,文章綜述了研究團(tuán)隊(duì)近年在固體核磁共振(NMR)技術(shù)的發(fā)展以及在金屬改性沸石分子篩催化劑上應(yīng)用的研究進(jìn)展,這也是課題組第2次為該期刊撰寫專題論文。
科研動態(tài)
武漢物數(shù)所應(yīng)邀為Accounts of Chemical Research撰寫“沸石分子篩催化劑的固體核磁共振研究”專題論文
近日,應(yīng)美國化學(xué)會權(quán)威綜述性學(xué)術(shù)期刊Accounts of Chemical Research的邀請,武漢物數(shù)所的徐君研究員和鄧風(fēng)研究員撰寫了題為 “Metal active sites and their catalytic functions in zeolites: insights from solid-state NMR spectroscopy”的專題論文(封面文章)。Accounts of Chemical Research期刊主要發(fā)表介紹作者自己系統(tǒng)研究成果的專題論文,文章綜述了研究團(tuán)隊(duì)近年在固體核磁共振(NMR)技術(shù)的發(fā)展以及在金屬改性沸石分子篩催化劑上應(yīng)用的研究進(jìn)展,這也是課題組第2次為該期刊撰寫專題論文。
沸石分子篩是當(dāng)今石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一類催化材料,人們發(fā)現(xiàn)不同金屬元素的加入給分子篩催化劑帶來獨(dú)特性質(zhì)與功能,并將沸石分子篩的應(yīng)用從傳統(tǒng)的石油化工行業(yè)拓展到新興的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。金屬物種在提高催化劑性能的同時(shí),由于其本征靈敏度低、含量低等特點(diǎn),也給這類沸石分子篩催化劑的結(jié)構(gòu)表征和構(gòu)-效關(guān)系的建立帶來巨大的挑戰(zhàn)。
近年來,該研究團(tuán)隊(duì)在固體NMR新方法的發(fā)展以及在沸石分子篩催化劑結(jié)構(gòu)與催化反應(yīng)機(jī)理研究方面開展了系統(tǒng)性研究工作,包括:(1)針對沸石分子篩催化劑上Zn、Ga和Sn等低靈敏度、低含量金屬活性中心,建立了信號靈敏度增強(qiáng)的固體NMR方法,成功實(shí)現(xiàn)了這類金屬活性中心結(jié)構(gòu)的表征和解析。進(jìn)一步,針對作為Lewis酸的金屬活性中心與沸石分子篩上Br?nsted質(zhì)子酸中心可能存在的相互作用和協(xié)同效應(yīng),建立了這類B/L酸協(xié)同活性中心的直接觀測與定量測量的1H/67Zn和1H/71Ga雙共振固體NMR方法,為研究金屬改性沸石分子篩催化劑結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性能的關(guān)系提供了新途經(jīng);(2)針對沸石分子篩催化中的主客體相互作用,建立了探測有機(jī)分子與分子篩Al活性中心相互作用的13C/27Al雙共振固體NMR方法,使得活性位研究從單一無機(jī)催化劑體系拓展到包括有機(jī)分子在內(nèi)的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體系。利用該新技術(shù)闡明了甲醇制烯烴反應(yīng)(MTO)過程中,限域在分子篩孔道內(nèi)的烴池物種(如多甲苯、環(huán)狀碳正離子)與分子篩Al活性位所組成 “超分子活性中心”的微觀結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制;利用該技術(shù)還在MTO過程中首次觀測到與非骨架鋁物種結(jié)合的表面甲氧基物種,發(fā)現(xiàn)該活性中間體物種的生成促進(jìn)了MTO反應(yīng)中第一個(gè)碳-碳鍵的形成;(3)針對沸石分子篩催化反應(yīng)機(jī)理的研究,發(fā)展了原位固體NMR表征技術(shù),實(shí)現(xiàn)了從催化劑表面物種及活性中間體的觀測到烷烴活化和甲醇轉(zhuǎn)化等催化反應(yīng)機(jī)理的闡明。
該系列研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院以及湖北省科技廳的支持。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00125
沸石分子篩催化劑的固體核磁共振研究