????近日，精密測量院“固體核磁共振與多相催化”團(tuán)隊(duì)受美國化學(xué)會(huì)權(quán)威綜述期刊《化學(xué)研究述評(píng)》（Accounts of Chemical Research）邀請(qǐng)，撰寫了題為“Intermolecular interactions in zeolite catalysis: insights from solid-state NMR spectroscopy”的專題綜述論文。該期刊以發(fā)表作者系統(tǒng)性研究成果為特色，文章全面總結(jié)了團(tuán)隊(duì)近年來在發(fā)展與運(yùn)用固體核磁共振（NMR）技術(shù)，揭示沸石分子篩催化中關(guān)鍵分子間相互作用方面的重要研究進(jìn)展。

沸石分子篩是石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一類催化材料。其納米孔道內(nèi)的限域效應(yīng)使得主-客體、客體-客體以及環(huán)境介質(zhì)（如水）之間微弱的分子間相互作用被顯著放大，從而深刻影響反應(yīng)路徑、選擇性和催化劑壽命。然而，這些相互作用在實(shí)驗(yàn)上難以捕捉和量化，其具體作用機(jī)制與調(diào)控規(guī)律一直是該領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。近年來，該研究團(tuán)隊(duì)圍繞上述挑戰(zhàn)，在高分辨、高靈敏固體NMR方法學(xué)領(lǐng)域取得了一系列重要突破并成功將其應(yīng)用于沸石催化體系的研究中。
????在沸石孔道主-客體相互作用研究方面，團(tuán)隊(duì)建立了¹³C-{²⁷Al}、¹H-{⁹⁵Mo}等雙共振固體NMR方法，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)分子與分子篩活性中心空間鄰近性的精準(zhǔn)探測。借助這一技術(shù)，研究人員首次表征了分子篩中Br?nsted酸位與烴池物種形成的“超分子活性中心”微觀結(jié)構(gòu)，并直接識(shí)別出甲烷脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)中關(guān)鍵鉬活性物種及其演化路徑。

針對(duì)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜的客體-客體相互作用，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于二維¹³C-¹³C相關(guān)譜的固體NMR新方法，成功解析了甲醇制烯烴反應(yīng)中環(huán)狀碳正離子中間體與共吸附分子之間的非共價(jià)相互作用，包括陽離子-偶極、陽離子-π等多種形式。這一發(fā)現(xiàn)闡明了弱相互作用在調(diào)控產(chǎn)物選擇性及分子篩積碳失活中的關(guān)鍵機(jī)制。

此外，團(tuán)隊(duì)還通過結(jié)合固體NMR與磁共振成像技術(shù)，揭示了水溶劑在反應(yīng)環(huán)境中的調(diào)控效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，水分子誘導(dǎo)產(chǎn)生的“微疏水效應(yīng)”可顯著促進(jìn)苯與表面甲氧基物種的結(jié)合，并明確了限域碳正離子與芳烴物種的親疏水性差異，為理解反應(yīng)活性與產(chǎn)物選擇性的調(diào)控機(jī)制提供了新視角。

研究員王超為該文章的第一作者，研究員徐君為通訊聯(lián)系人。

該系列研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國科學(xué)院以及湖北省科學(xué)技術(shù)廳的支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.5c00652??

分子篩催化中分子間相互作用的固體NMR研究