ZSM-5催化MTO反应中超分子活性中心研究
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摘要
传统乙烯以及丙烯等低碳烯烃的生产主要依赖于石油资源,由酸性分子筛催化的甲醇生产烯烃(MTO)过程提供了一条非石油生产低碳烯烃的理想途径。对MTO反应催化剂构-效关系的建立有助于优化MTO过程以及设计合成高性能催化剂。阐明催化活性中心是建立催化剂构-效关系的前提。在MTO反应中,人们普遍认多甲基苯及碳正离子等"烃池"物种具有共催化作用,而这些"烃池"物种与分子筛酸性位组成超分子活性中心。由于MTO反应的复杂性,关于催化活性中的结构与性质目前仍不清楚。我们对ZSM-5催化的MTO反应中的活性中心进行了研究。利用13C-27Al双共振固体NMR的方法,直接观察到"烃池"物种(13C)与分子筛骨架(27Al)的相互作用(Figure.1),证实了超分子活性中心的存在。通过稳态12C/13C同位素交换与13C-27Al双共振固体NMR实验相结合,发现超分子活性中心在MTO反应中具有催化转化能力,通过超分子活性中心可以解释"烃池"物种在MTO反应中所表现出的反应活性差异的原因。这些研究结果加深了我们对于MTO化学的认识,同时为高选择性沸石催化剂的合理设计提供了一定理论基础。
引文
[1]Chang,C.D.;Silvestri,A.J.J.Catal.1977,47,249-259.
[2]Haw,J.F.;Song,W.G.;Marcus,D.M.;Nicholas,J.B.Acc.Chem.Res.2003,36,317-326.
[3]Wang,C.;Wang,Q.;Xu,J.;Qi,G.D.;Gao,P.;Wang,W.Y.;Zou,Y.Y.;Feng,N.D.;Liu,X.L.;Deng,F.Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,2507-2511
[2]Haw,J.F.;Song,W.G.;Marcus,D.M.;Nicholas,J.B.Acc.Chem.Res.2003,36,317-326.
[3]Wang,C.;Wang,Q.;Xu,J.;Qi,G.D.;Gao,P.;Wang,W.Y.;Zou,Y.Y.;Feng,N.D.;Liu,X.L.;Deng,F.Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,2507-2511